Puisque je parle régulièrement de radioactivité sur ce blog, il me semble pertinent de faire un point sur les différents types de rayonnements ionisants, leurs dangers et la façon de s'en prémunir. On distingue classiquement 3 grand type de rayonnements : alpha, beta et gamma/X. Il en existe d'autres comme les neutrons mais ils sont rarement rencontrés à l'extérieur des réacteurs et installations scientifiques.

Radioactive man

Rayons Alpha (α)

Les particules alpha sont un assemblage de 2 protons et 2 neutrons. Il s'agit en fait de noyaux d’Hélium. Leur énergie cinétique varie de 4 à 8 MeV (megaélectron-volt), ce qui est considérable. Du fait de leur masse et de leur charge électrique positive, les particules alpha sont très peu pénétrantes : une feuille de papier de 0.08mm d'épaisseur suffit à les arrêter, et leur libre parcours dans l'air varie de 2.5cm à 7cm en fonction des énergies. La couche de cellules mortes à la surface de notre peau bloque également les particules alpha, ce qui explique pourquoi elles sont inoffensives en exposition externe. Néanmoins quand elles sont émises à l'intérieur du corps, les particules alpha s'avèrent très dangereuses car elle dissipent leur énergie en ligne droite sur une très courte distance, ce qui détruit les cellules irradiées. Le facteur de pondération des rayonnements alpha est de 20, contre 1 pour les rayonnement beta et gamma. Cela signifie qu'à énergie égale, pour de faibles doses, les rayons alpha sont 20 fois plus nocifs que les rayons beta ou gamma. L'émetteur alpha auquel nous sommes le plus exposés est le radon, un gaz naturel radioactif qui représente en France 34% de notre exposition totale à la radioactivité. Le radon serait responsable de 6 à 15% des nouveaux cas de cancer du poumon.

Rayons Beta (β)

Les particules beta sont des électrons de charge positive ou négative dont l'énergie varie de 10 KeV à 4 MeV. Mais leur énergie moyenne est le plus souvent inférieure à 1MeV. Les rayonnements beta sont davantage pénétrants que les alpha. Leur libre parcours dans l'air varie entre 0 et 3m en fonction des énergies. Une épaisseur de 3mm d'aluminium ou de 1cm de plexiglas suffit à arrêter l'essentiel des particules beta. En ce qui concerne les êtres vivants, les beta de forte énergie peuvent pénétrer 5 à 6mm de tissus mous. A la différence des alpha ils ont tendance à ricocher dans la matière et à dissiper leur énergie plus progressivement ce qui les rend relativement moins dangereux que les alpha. En exposition externe, les dégâts de rayons beta concernent donc essentiellement la peau. Un émetteur de rayons beta rencontré en cas d'explosion ou d'accident industriel nucléaire est le Cesium 137 (il émet aussi des gamma).

Rayons Gamma (γ) et X

Les rayons gamma et les rayons X sont en fait la même chose, à savoir des photons. Seule leur origine diffère. Leurs énergies varient grandement, et peuvent monter jusqu'à plusieurs centaines de GeV, mais dans la pratique on s'intéresse rarement aux gamma au delà de 4MeV. Les rayons gamma sont extrêmement pénétrants et ne peuvent être stoppés à 100% comme les alpha ou les beta. On ne peut que les atténuer. Ainsi, pour diviser par 2 l'intensité d'un rayonnement gamma de 600KeV comme celui produit par du Césium 137, une épaisseur de 4.9mm de plomb ou de 3.66cm de béton est nécessaire. Cela est dû à la façon dont les rayons gamma interagissent avec la matière : à la différence des alpha et beta qui dissipent leur énergie progressivement, les particules gamma soit interagissent et dissipent à 100% leur énergie, soit n'interagissent pas du tout. Une particule gamma prise isolément peut donc traverser un corps sans l'ioniser le moins du monde ! De ce fait les rayons gamma sont relativement moins ionisants que les autres types de radiations.

Envie d'en apprendre davantage ? Je vous suggère la lecture du livre "La radioactivité sous surveillance et autres notions en radioprotection" par Marc Ammerich. L'ouvrage est très bien fait et accessible à tous.