Effets et dommages sur la matière inerte ou organique
Le chapelet d’atomes ionisés qui jalonne le parcours d’une particule alpha ou bêta dans la matière ou l’interaction d’un rayon gamma avec un noyau ou un électron sont des phénomènes microscopiques. Les effets à notre échelle d’une exposition à ces rayonnements sont le résultat d’un grand nombre de ces phénomènes élémentaires.
En éjectant sur son passage des électrons, la particule qui ionise perturbe les atomes et les molécules auxquels ces électrons appartiennent. Étant donné le rôle clef des électrons dans les liaisons chimiques, des molécules sont dissociées. Des radicaux libres (portions de molécules) sont créés dans un délai extraordinairement court. Selon les conditions du milieu ces radicaux libres, très actifs, se recombinent ou induisent des transformations chimiques du matériau.
Les effets dépendent naturellement de la dose et du milieu irradié : vivant ou inerte, solide ou liquide, matières organiques … . Les effets sur l’homme viennent en premier à l’esprit et méritent un chapitre à part. C’est bien naturel, puisque ce sont nos cellules que ionisent alors les particules, et nos précieux brins d’ADN qu’elles brisent. Des effets sont avérés pour des doses supérieures au gray (Gy). En radiothérapies, on applique sur les tumeurs cancéreuses des doses de l’ordre de 50 Gy. Dans le domaine des faibles doses, les dommages restent incertains bien que très étudiés.
Le combustible nucléaire : des doses extrêmes
Cette micrographie radiale d’une pastille de combustible nucléaire après 3 ou 4 années passées dans le cœur d’un réacteur montre des dégâts significatifs, notamment des fissures. Ces dommages de structure constituent l’un des facteurs qui limite l’énergie qui peut être extraite de ces pastilles. Cependant, ils doivent être mis en regard avec la dizaine de milliards de joules par kilogramme, c’est à dire de grays, déposés par les réactions de fission dans ces pastilles d’uranium. Il s’agit d’un cas extrême d’irradiation.
© CEA
Les effets de doses encore fortes, mais très inférieures aux précédentes, sont utilisés dans l’industrie, l’agroalimentaire ainsi que dans les hôpitaux et les musées.
Des changements bénéfiques de la structure moléculaire peuvent être induits par une exposition appropriée aux rayonnements. De tels changements ont permis d’obtenir une gamme de produits d’usages courants. Par exemple, on a pu modifier par des radiations les liaisons croisées de certains polymères pour leur conférer la propriété de se rétracter quand ils sont chauffés. Ces produits rétractables sous l’effet de la chaleur sont couramment utilisés dans l’industrie de l’emballage.
Éradication d’insectes rendus stériles
Des doses de plusieurs centaines de grays sont utilisés dans l’industrie agroalimentaire pour détruire des microorganismes dans les aliments ou encore, comme ici, pour éradiquer des insectes nuisibles. La photographie montre des nymphes de mouches méditerranéennes mâles prêtes à être irradiées par une source radioactive de cobalt-60. Ces mouches seront rendues stériles avec une dose d’une centaine de grays. Relâchées ensuite dans la nature, elles empêcheront par leur stérilité la prolifération de cette espèce, véritable fléau pour les fruits.
© AIEA
L’irradiation par des rayonnements, généralement gamma, est mise en œuvre pour la désinfection et stérilisation de dispositifs médicaux, de produits pharmaceutiques ou cosmétiques ainsi que pour la conservation de produits alimentaires. L’irradiation des aliments ne laisse pas de résidus radioactifs dans le produit. Les radiations apportent seulement de l’énergie qui, lors de leur passage, détruit des bactéries et autres micro-organismes avant de se dissiper.
COMPLÉMENTS : Effets désinfectants, Effets de conservation
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