Rayonnement solaire non ionisant.

Aperçu

Signes de rayonnement

Les rayonnements peuvent être ionisants et non ionisants. Ce sont les premiers qui causent des dommages aux tissus humains et animaux. Lorsque cet article fait référence aux « rayonnements », il s’agit de rayonnements ionisants. La dose absorbée de rayonnement est différente de l’exposition au rayonnement car elle mesure la quantité absorbée par un corps donné, et non la quantité totale de rayonnement dans l’environnement.

Les deux valeurs peuvent être similaires pour des matériaux très absorbants, mais ce n’est souvent pas le cas, car le pouvoir absorbant diffère fortement selon les matériaux. Par exemple, une feuille de plomb absorbera plus facilement le rayonnement gamma qu’une feuille d’aluminium de même épaisseur.

Détecteur de rayonnement gamma Gamma Sapiens pour smartphones Android

Unités de mesure de la dose absorbée de rayonnement

L’une des unités les plus courantes pour mesurer la quantité de rayonnement absorbée par un objet est le gray. Un gray représente la quantité de rayonnement présente lorsqu’un joule d’énergie est absorbé par un kilogramme de matériau. Un gray représente une grande quantité de rayonnement, bien supérieure à celle qu’une personne absorbe habituellement. Par exemple, 10 à 20 grays sont généralement mortels pour les humains. C’est pourquoi on utilise des fractions de gray, comme le centigray (0,01 gray), le milligray (0,001 gray), et ainsi de suite. Le rad est une unité obsolète proportionnelle au gray. Un gris correspond à 100 rad, ce qui rend un rad égal à un centigray. Bien qu’elle soit obsolète, on la voit encore souvent dans les publications.

La quantité de rayonnement qu’un corps absorbe n’est pas toujours équivalente à la quantité de dommages que ce rayonnement va causer. Des unités supplémentaires, comme les unités d’équivalent de dose de rayonnement, sont utilisées pour décrire le rayonnement en fonction des dommages qu’il peut causer.

Radiographies dentaires

Unités d’équivalent de dose de rayonnement

Bien que les unités de dose absorbée de rayonnement soient couramment utilisées dans la littérature scientifique, le grand public peut ne pas les connaître. Les médias utilisent plus couramment les unités d’équivalent de dose de rayonnement. Elles sont utilisées pour déterminer l’effet du rayonnement sur le corps dans son ensemble et sur les tissus en particulier. Elles permettent d’évaluer les dommages biologiques plus facilement qu’avec les unités conventionnelles de dose absorbée de rayonnement, car elles prennent en compte la quantité de dommages que différents types de rayonnement peuvent causer.

La gravité des dommages qu’un type donné de rayonnement ionisant peut causer aux tissus est calculée à l’aide du rapport d’efficacité biologique relative. Les valeurs diffèrent lorsqu’un autre type de rayonnement est absorbé par le corps. Si différents organes et tissus du corps sont affectés par le même type de rayonnement, par exemple un rayonnement bêta, gamma ou des rayons X, la gravité des dommages est la même. D’autres rayonnements affectent différentes cellules à un degré différent. Par exemple, les particules alpha, lorsqu’elles sont absorbées (souvent par ingestion, car elles ne pénètrent pas facilement la matière), sont 20 fois plus dangereuses pour les organismes vivants que les rayonnements bêta ou gamma.

Pour calculer la dose équivalente de rayonnement, il faut multiplier la dose absorbée par l’efficacité biologique relative pour les particules à l’origine de ce rayonnement. D’après l’exemple ci-dessus, ce coefficient est de 1 pour les rayons bêta, gamma et X, mais de 20 – pour les particules alpha. Les unités de dose équivalente de banane et les sieverts sont des exemples d’unités d’équivalent de dose.

Sieverts

Les sieverts mesurent la quantité d’énergie émise par le rayonnement par une quantité donnée de masse de tissu. C’est l’une des unités les plus couramment utilisées lorsqu’il s’agit de discuter des effets nocifs des rayonnements sur les personnes et les animaux. Par exemple, une dose généralement mortelle pour l’homme est d’environ 4 sieverts (Sv). Une personne peut encore être sauvée si elle est traitée rapidement, mais une dose de 8 Sv est mortelle. En général, les personnes absorbent des doses de rayonnement beaucoup plus faibles, c’est pourquoi on utilise souvent des millisieverts et des microsieverts. 1 millisievert correspond à 0,001 Sv, et 1 microsievert à 0,000001 Sv.

Dose équivalente à une banane

Une dose équivalente à une banane est égale à 0.1 microsieverts

Les unités de dose équivalente à une banane (DEB) sont utilisées pour mesurer la quantité de rayonnement que le corps absorbe après avoir mangé une banane. Une dose équivalente à une banane peut également être exprimée en sieverts, elle est égale à 0,1 microsieverts. Les bananes sont utilisées parce qu’elles contiennent du potassium 40, un isotope radioactif présent naturellement dans certains aliments. Voici quelques exemples en BED : une radiographie dentaire équivaut à manger 500 bananes ; une mammographie équivaut à manger 4000 bananes ; et une dose mortelle de rayonnement équivaut à manger 80 millions de bananes.

L’utilisation d’unités de dose équivalente à la banane fait débat car l’effet que le rayonnement a sur le corps n’est pas équivalent pour différentes matières radioactives. La quantité de potassium-40 est également régulée par le corps, donc lorsqu’il est absorbé par la nourriture, il est ensuite expulsé, afin de maintenir le niveau uniforme.

Dose effective

Les unités ci-dessus sont utilisées pour les rayonnements qui sont uniformément absorbés par les tissus, généralement dans une zone localisée. Elles permettent de déterminer la quantité de rayonnement affectant un organe particulier. Pour calculer l’effet sur l’ensemble du corps lorsque seule une partie du corps absorbe le rayonnement, on utilise une dose de rayonnement efficace. Cette unité est nécessaire car l’augmentation du risque de cancer est différente selon les organes, même si la quantité de rayonnement absorbée est la même.

Le calcul de la dose efficace en tient compte en multipliant le rayonnement absorbé par le coefficient de gravité de l’impact du rayonnement sur chaque type de tissu ou d’organe. En déterminant les valeurs du coefficient pour différents organes, les chercheurs ont pesé non seulement le risque global de cancer, mais aussi la durée et la qualité de vie du patient, une fois le cancer contracté.

Une dose efficace se mesure aussi en sieverts. Il est important de comprendre, lorsqu’on lit des informations sur les rayonnements mesurés en sieverts, si la source fait référence à la dose efficace ou à l’équivalent de dose de rayonnement. Il est probable que lorsque les sieverts sont mentionnés dans les médias dans le contexte général des accidents et des catastrophes liés à la radioactivité, la source se réfère à l’équivalent de dose de rayonnement. Souvent, il n’y a pas assez d’informations sur les tissus du corps qui sont affectés ou peuvent être affectés par la contamination radioactive, il n’est donc pas possible de parler de dose efficace.

Signe de rayonnement ionisant

Effets du rayonnement sur le corps

Il est parfois possible d’estimer quel effet le rayonnement aura sur le corps en regardant l’absorption du rayonnement, mesurée en gray. Cette unité s’écrit « gray » au singulier et au pluriel. Le gris est utilisé pour mesurer le rayonnement prescrit pour le traitement localisé du cancer. La quantité de rayonnement en gris permet de prévoir les effets de ce traitement sur la région traitée et sur le corps dans son ensemble. Pendant la radiothérapie, les taux d’absorption cumulés pendant toute la durée du traitement sont généralement élevés dans la zone traitée. Cette absorption de rayonnement peut détruire de façon permanente les glandes qui produisent la salive, la sueur et d’autres formes d’humidité lorsque la dose dépasse 30 grays (Gy). Il en résulte une sécheresse de la bouche et des effets secondaires similaires. Les doses de 45 Gy ou plus détruisent les follicules pileux et provoquent une perte de cheveux irréversible.

Il est important de noter que si l’absorption totale de rayonnement entraîne des dommages biologiques, l’étendue de ces dommages dépend fortement de la durée, pendant laquelle cette absorption se produit. Par exemple, une dose de 1 000 rad ou 10 Gy est mortelle si elle est absorbée en quelques heures, mais elle peut même ne pas provoquer de maladie aiguë des radiations (MIR) si elle est étalée sur une plus longue durée.

Aero L-29 Delfín – l’avion d’entraînement des forces aériennes des nations du Pacte de Varsovie des années 1960. Toronto (Canada) Wings and Wheels Festival 2009.

Les rayonnements dans les voyages aériens

Les niveaux de rayonnement sont plus élevés à haute altitude parce que le rayonnement cosmique provoque une plus grande exposition et absorption que le rayonnement terrestre. Par rapport aux 0,06 microsieverts par heure au sol, il augmente environ 100 fois pour atteindre 6 microsieverts par heure à des altitudes de croisière.

L’exposition annuelle totale peut être calculée comme suit. Selon les informations figurant sur le site Internet d’Air Canada, un pilote professionnel employé par cette compagnie aérienne passe environ 80 heures par mois ou 960 heures par an en vol. Cela donne une exposition totale de 5760 microsieverts ou 5,76 millisieverts par an. C’est un peu moins qu’un scanner thoracique (le scanner est de 7 millisieverts). C’est un dixième de la dose annuelle maximale autorisée à laquelle les travailleurs sous rayonnement aux États-Unis peuvent être exposés.

Il est important de noter que les informations ci-dessus sont une estimation basée sur les altitudes de croisière, mais l’exposition réelle peut être différente car elle dépend de l’altitude. L’exposition individuelle dépendra également de la compagnie aérienne et des règles de sécurité au travail dans les pays d’origine. Le rayonnement supplémentaire est causé par le rayonnement de fond normal auquel chaque membre d’équipage est exposé au cours de ses activités quotidiennes non liées au travail. Ce rayonnement supplémentaire est d’environ 4 millisieverts par an pour les personnes vivant en Amérique du Nord.

Cette exposition augmente le risque de cancer. Il existe également des risques pour les enfants à naître si l’un ou les deux parents ont été exposés à des rayonnements avant la conception. Enfin, il existe des risques si un enfant à naître a été irradié alors que la mère travaillait comme membre d’équipage pendant sa grossesse. Les risques vont du cancer infantile aux anomalies mentales et structurelles.

Les radiations en médecine

Les radiations sont utilisées dans l’industrie alimentaire et en médecine. Ses propriétés de destruction de l’ADN sont utiles pour l’homme, tant qu’elles sont appliquées à des organismes tels que les bactéries, mais pas aux personnes.

En plus des traitements localisés du cancer évoqués ci-dessus, les radiations sont utilisées pour tuer les bactéries et stériliser divers instruments car elles endommagent et détruisent les tissus animaux et les molécules d’ADN. Par exemple, en médecine, il est utilisé pour stériliser les instruments et les pièces. Les instruments sont généralement placés dans des sacs hermétiques, afin de garantir qu’ils restent stériles jusqu’au moment de les utiliser. Trop de rayonnement peut décomposer des matériaux tels que les métaux, il est donc important d’utiliser des quantités adéquates de rayonnement.

Volaille irradiée. Le logo international Radura.

Les rayonnements dans la fabrication des aliments

La capacité des rayonnements à détruire les cellules et l’ADN des organismes vivants est également utilisée pour décontaminer les aliments et éviter qu’ils ne se dégradent rapidement. Elle rend les micro-organismes incapables de se reproduire ou tue les agents pathogènes et les bactéries comme E. coli. Dans certains pays, la législation interdit l’irradiation de certains ou de tous les aliments, tandis que dans d’autres, la loi exige que tous les aliments importés d’un type donné soient irradiés. Aux États-Unis, par exemple, il est exigé qu’une série de produits importés, en particulier les fruits tropicaux, soient irradiés avant l’importation afin d’empêcher la propagation des mouches des fruits.

Lorsque les radiations sont absorbées par les aliments, elles ralentissent également certaines réactions biochimiques des enzymes. Cela permet d’éviter la détérioration en ralentissant le processus de maturation et la croissance des plantes. Ces interventions préparent les aliments pour les voyages intercontinentaux en leur donnant une plus longue durée de conservation.

Processus

L’isotope radioactif Cobalt-60 est utilisé pour traiter les produits alimentaires afin de tuer les bactéries. Les chercheurs dans ce domaine s’efforcent de déterminer les niveaux de rayonnement qui offrent un équilibre entre la destruction des micro-organismes et la préservation du goût original de l’aliment. Actuellement, la plupart des aliments sont traités avec des radiations inférieures à 10 kilograys (10 000 grays), mais cette dose peut varier de 1 à 30 kilograys selon le produit.

Les radiations utilisées dans ce processus peuvent être celles des rayons gamma ou des rayons X, ainsi que celles des électrons. Les aliments sont généralement déplacés dans l’installation de radiation sur un tapis roulant et peuvent être pré-emballés. Ce processus est similaire à celui de la stérilisation des équipements médicaux. Les différents types de rayonnements ont une plage de pénétration différente, et le type de rayonnement est donc choisi en fonction du type d’aliment. Par exemple, l’irradiation des galettes de hamburger peut se faire avec l’irradiation par électrons, tandis qu’une pénétration plus profonde des rayons X est nécessaire pour irradier les carcasses d’oiseaux.

Controverse

Les isotopes radioactifs ne restent pas à l’intérieur de l’aliment lui-même, ce n’est donc pas une préoccupation dans l’irradiation des aliments. Néanmoins, l’irradiation des aliments est un sujet controversé car les matériaux radioactifs doivent être produits, transportés en toute sécurité vers les usines alimentaires et manipulés avec soin. Cela ne se produit pas toujours, et un large éventail d’accidents, de fuites, de dysfonctionnements et d’autres problèmes est signalé dans diverses installations d’irradiation à travers le monde.

Une autre préoccupation est que l’irradiation entraînera une diminution de l’assainissement et de l’utilisation de techniques de manipulation de sécurité appropriées dans l’industrie alimentaire. Certains pensent que l’irradiation devient un moyen de dissimuler une manipulation inappropriée des aliments dans les usines et qu’elle encourage également une manipulation dangereuse des aliments chez les consommateurs. L’irradiation peut diminuer le contenu nutritionnel des aliments car elle détruit ou détériore certaines vitamines et la microflore nécessaire à la digestion et à d’autres fonctions. Certains chercheurs qui s’opposent à l’irradiation des aliments pensent également qu’elle augmente les substances cancérigènes et les éléments toxiques dans les aliments.

Terra radiomètre

Plusieurs pays n’autorisent actuellement que l’irradiation des épices et des herbes. Cependant, l’industrie nucléaire, qui est impliquée dans la production des isotopes radioactifs utilisés dans l’irradiation des aliments, fait pression dans de nombreux pays pour autoriser l’irradiation d’autres produits alimentaires tels que la viande, les céréales, les fruits et les légumes.

Les pays qui autorisent l’irradiation exigent généralement soit un logo explicite de l’étiquette d’irradiation, la radura, sur l’emballage, soit d’inclure les informations sur les aliments irradiés dans la liste des ingrédients. Cette disposition peut ne pas s’appliquer aux produits contenus dans les aliments transformés, et les restaurants peuvent ne pas être tenus d’informer les consommateurs sur le fait qu’ils servent ou non des aliments fabriqués à partir d’ingrédients irradiés. C’est un problème car cela prive les consommateurs du choix de consommer ou non des produits irradiés. Enfin, l’irradiation des aliments est coûteuse et elle augmente le coût de nombreux aliments qui sont irradiés.

Mesurer les rayonnements

Les personnes qui sont exposées aux rayonnements au travail sont souvent tenues de porter des dispositifs spéciaux, les dosimètres, pour déterminer si la dose cumulée de rayonnements qu’elles reçoivent est sûre. Les astronautes, les travailleurs des centrales nucléaires, les équipes d’intervention et de décontamination qui travaillent avec des matières dangereuses, ainsi que les médecins travaillant dans le domaine de la médecine nucléaire sont quelques-unes des personnes qui doivent porter ces dosimètres. Les dosimètres peuvent parfois informer l’utilisateur du dépassement d’une dose fixe particulière, par exemple au moyen d’une alarme. Cette dose totale est souvent mesurée en sieverts. Malgré les règles en vigueur, certains pays ne les appliquent pas ou ne l’ont pas fait par le passé. Par exemple, lors des opérations de nettoyage de Tchernobyl au début de la catastrophe, les doses enregistrées pour les travailleurs n’étaient pas basées sur les mesures réelles. Selon les récits des témoins oculaires, les doses étaient fabriquées à partir d’une estimation du rayonnement dans la zone où l’on devait travailler pour la journée.