Physique 23 : Physique nucléaire
Les transformations nucléaires
La radioactivité

La radioactivité

1. Définition

Certains noyaux atomiques sont instables, car ils comportent trop de nucléons et plus particulièrement trop de neutrons.

Un noyau atomique instable perd donc spontanément un nucléon et donne naissance à un nouveau noyau plus stable: ce phénomène est appelé désintégration radioactive.

La radioactivité est donc une transformation nucléaire spontanée qui transforme un noyau instable en un noyau plus stable.

Les isotopes radioactifs se forment par radioactivité via une des pertes de neutrons. Ces isotopes exsitent à l'état naturel, dans l'air, l'eau, le sol, les matériaux qui nous entourent et dans les tissus vivants.

Cette radioactivité naturelle reste en générale peu intense et ne présente pas de risque pour la santé. Il existe aussi une radioactivité artificielle liée aux activité humaines.

2. Les différentes types de désintégration
radioactives

Lors d'une désintégration radioactive la formation d'un nouveau noyau est accompagné de l'emission d'une autre particule.

Il existe en tout trois type de radioactivés qui corresponde à l'émission de trois types de particules différentes:

• La radioactivité alpha :

La particule émise est un noyau d'hélium 4 aussi appelé particule alpha. Étant donné qu'il est constitué de deux protons et de deux neutrons le noyau stable formé en même temps possède deux neutrons et deux protons de moins que le noyau instable dont il est issu.

•La radioactivité Béta - :

La particule émise est un électron. Dans le noyau stable formé, un neutron s'est transformé en proton.

• La radioactivité Béta + :

La particule émise est un positron. Dans le noyau stable formé, un proton s'est transformé en neutron.

N.B. Le positron e⁺, à l'exception de la charge qui est positive, est une particule d'antimatière identique à l'électron e^-.

Le danger présent lors des transformations radioactives est lié à l'état excité dans lequel peut se trouver le noyau produit et qui le conduit à se désexciter en émettant un rayonnement de type gamma.

3. Les lois de conservation

Lors d'une transformation nucléaire deux lois de conservation sont respectées.

• La conservation de la charge électrique:

La charge électrique du noyau initial est égale à la charge électrique totale du noyau et de la particule qui se forme.

• La conservation du nombre de nucléons:

le nombre de nucléons dans le noyau initial correspond au nombre total de nucléon dans le noyau formé et la particule émise. Il est cependant possible qu'un nucléon se transforme en un autre type de nucléon (un proton peut se transformer un neutron et inversement ).

4. L'activité

L'activité permet d'indiquer le rythm, ou le taux, auxquelles se font les désintégrations radioactives d'un échantillon de matière.

L'activité s'exprime en Becquerel de symbole Bq. Un becquerel correspond à une désintégration par seconde: 1 dps.

1 Bq = 1 dps

L'activité d'une substance dépend de la quantité et de la nature de cette substance.

Exemples:

L'activité d'un litre d'eau de mer est par exemple de 10 Bq tandis que celle d'un kilogramme de minerai d'uranium est de 10⁷ Bq.