Où que nous soyons sur terre, nous sommes entourés de rayonnements de différentes natures. Certains sont naturels et d’autres résultent de l’activité humaine. Parmi les différentes formes de rayonnement, deux catégories importantes sont souvent évoquées : le rayonnement nucléaire et le rayonnement électronique. Bien qu’ils partagent des similitudes, ils sont fondamentalement différents de par leur origine, leur nature et leurs effets. Hors les mots “nucléaire” et “radiologique” sont souvent utilisés à tort sans distinction, comme s’ils faisaient référence à la même chose. L’emploi indifférencié de ces deux termes peut conduire à des imprécisions, voire à des erreurs d’interprétation ou de compréhension.
Que désigne le rayonnement “nucléaire”
Nucléaire vient de la racine grecque “nucleus”, qui signifie “noyau”. En physique des particules, ce mot fait référence à la région centrale d’un atome. Le rayonnement nucléaire provient de fait du noyau des atomes. Pour rappel, ces atomes sont constitués de protons, de neutrons et d’électrons. Lorsque le noyau d’un atome est instable, il tente de retrouver sa stabilité en émettant des particules ou des rayons. Ces émissions sont appelées rayonnements nucléaires.
L’activité nucléaire qui peut se rapporter au nombre de désintégrations et leur fréquence est donc corrélée à la stabilité ou plutôt de l’instabilité de l’atome. On parle ainsi de durée demi-vie pour caractériser la période de temps nécessaire pour que la moitié des noyaux atomiques d’un échantillon d’un élément donné se désintègrent de manière radioactive. En d’autres termes, il s’agit du temps qu’il faut pour qu’une quantité initiale d’atomes radioactifs se réduise de moitié.
La désintégration radioactive est un processus aléatoire et la durée de demi-vie varie d’un élément radioactif à l’autre. Certains éléments ont des durées de demi-vie très brèves, tandis que d’autres ont des durées de demi-vie très longues. Par exemple, le carbone-14 a une durée de demi-vie d’environ 5730 ans, ce qui signifie que dans environ 5730 ans, la moitié des atomes de carbone-14 dans un échantillon donné se seront désintégrés en azote-14.
On qualifiera donc de “nucléaire” tout ce qui touche aux propriétés des noyaux atomiques. C’est par exemple le cas de la radioactivité qui consiste en l’émission de particules ou de rayonnements électromagnétiques ionisants lors de la transformation d’un noyau en un autre noyau par des transitions spontanées ou par des réactions de fission, de fusion ou de collision entre atomes. Ces principes sont exploités de manière courante par divers industries médicales, recherche, militaires…
• Une centrale nucléaire de production d’électricité ou encore le réacteur de certains sous-marin à propulsion nucléaire sont bien “nucléaires” car ils utilisent le principe de réaction en chaine de fission de noyaux d’atomes lourds et instables pour fournir une énergie.
• Une bombe dite “atomique” est en fait une bombe nucléaire puisqu’elle met en jeu une réaction nucléaire explosive, soit de fission de noyaux d’uranium ou de plutonium (bombe A), soit de fusion de noyaux légers d’hydrogène et de tritium (bombe H, dite thermonucléaire).
• Enfin, la médecine dite nucléaire utilise des molécules appelées “radiopharmaceutiques” dans lesquelles a été introduit un marqueur radioactif. Ce noyau, par les rayonnements ionisants qu’il émet lors de ses transitions nucléaires, rend en effet repérables ces molécules, qualifiées de “marquées”. Administrées aux patients à des fins diagnostiques ou thérapeutiques, ces molécules se fixent de façon spécifique sur un ou des organes cibles. En parallèle à leur décroissance radioactive, elles sont ensuite progressivement éliminées par les voies naturelles.
Les différents types de rayonnements nucléaire
Il existe plusieurs types de rayonnements nucléaires, notamment :
- Rayonnement Alpha (α) : composé de noyaux d’hélium (2 protons et 2 neutrons)
- Rayonnement Bêta (β) : composé d’électrons (β-) ou de positrons (β+)
- Rayonnement X : rayonnement électromagnétique de haute fréquence
- Rayonnement Gamma (γ) : rayonnement électromagnétique composé de photons à haute énergie
- Rayonnement Neutronique (n) : composé de neutrons
Propriétés
Le rayonnement nucléaire est hautement ionisant, ce qui signifie qu’il a suffisamment d’énergie pour éjecter des électrons des atomes qu’il traverse et notamment briser les chaines d’ADN. Il est émis principalement par des isotopes radioactifs et est utilisé en médecine, en recherche et dans l’industrie, mais peut être dangereux en cas d’exposition excessive.
Que désigne le mot “radiologique”
La racine latine du mot radiologique est “radius”, qui signifie “rayon”. Dans le langage de la physique, le terme “radiologique” fait référence à la science des rayonnements sans distinction de leur origine. L’ambiguïté ou le mauvais emploi des termes nucléaires et radiologiques vient du fait que le terme “radiologique” englobe du point de vue sémantique, tous les rayonnements sans distinction. Les rayonnements ionisants ne sont pas tous nucléaires, car ils peuvent être aussi bien émis directement du noyau d’un atome (cas des α, β, γ, neutrons, ou protons) que du cortège d’électrons l’entourant (cas des X et γ ou des électrons accélérés). Une fois cette notion admise, il devient plus facile de distinguer le rayonnement électronique du rayonnement nucléaire.
Origine du rayonnement électronique
Le rayonnement électronique provient du mouvement des électrons autour du noyau d’un atome. Les électrons sont des particules chargées négativement qui se déplacent en orbite autour du noyau.
Les différents types de rayonnements électroniques
Il existe plusieurs types de rayonnements électroniques, notamment :
- Rayonnement électromagnétique : Il s’agit de rayons X et de rayons gamma, qui sont des photons à haute énergie émis lors de transitions électroniques
- Rayonnement électronique thermique : émis par des matériaux chauffés à haute température, comme le filament d’une ampoule à incandescence
Propriétés des rayonnements électroniques
- Le rayonnement électronique est généralement moins ionisant que le rayonnement nucléaire
- Les rayons X et gamma sont largement utilisés en médecine pour l’imagerie médicale, tandis que d’autres formes de rayonnement électronique peuvent être utilisées dans diverses applications industrielles et scientifiques
Bien que le rayonnement nucléaire et le rayonnement électronique partagent des caractéristiques liées à la structure atomique, leurs origines, leurs types, leurs propriétés et leurs applications diffèrent considérablement. Il est essentiel de comprendre ces distinctions pour utiliser le bon terme, car ils ne sont pas synonymes.
