CONFERENCE

LA RADIOACTIVITE PRES DE CHEZ VOUS

Merci d'être venus à cette nouvelle conférence-débat organisée par l'association Agir à Villejuif. La préparation des quatre précédentes nous avait amenés à inviter des intervenants extérieurs à notre association. Cette fois, nous avons décidé de tenter de nous débrouiller par nous-mêmes. Vous nous direz si nous n'avons pas été par trop présomptueux.

Depuis 10 ans que nous travaillons sur les risques technologiques auxquels nous sommes confrontés à Villejuif, nous avons rencontré la radioactivité en plusieurs occasions.

D'abord, l'affaire Debus, qui a été à l'origine de la création de notre association en 2 004. Il s'agissait du ferrailleur de la rue René Hamon qui stockait de l'uranium, et avait provoqué la contamination radioactive d'une fonderie à Aubervilliers. Nous avons obtenu le retrait de la totalité de l'uranium stocké dans cette entreprise.

Le terrain des Barmonts accueillait les bâtiments de l'Institut Gustave Roussy. Il était réputé pollué par la radioactivité. Notre enquête nous a permis de vérifier qu'il n'y avait aucun danger pour les riverains, mais que l'enlèvement de la terre de remblai et des fondations des bâtiments de l'IGR ne s'est pas fait dans les conditions optimales.

Nous avons repéré jusqu'à présent 5 paratonnerres radioactifs dans notre ville et travaillons à les faire enlever, même si la réglementation ne l'impose pas encore. Pour l'heure, 1 sur 5 a été enlevé.

Sur tout le réseau de téléphonie filaire, des parasurtenseurs évitent les problèmes liés à la foudre. Certains de ces appareils sont radioactifs. Nous avons engagé un travail d'enquête sur ce dossier.

Après la catastrophe de Fukushima, nous avons mesuré quotidiennement pendant près de deux mois la radioactivité en extérieur, pour nous convaincre et convaincre celles et ceux qui nous lisaient que, contrairement à Tchernobyl, il n'y avait cette fois aucune conséquence sanitaire en France, ce qui n'est évidemment pas le cas au Japon...

Vous pouvez trouver le détail de notre travail sur ces dossiers sur notre site web.

Tout cela nous a donné envie d'en apprendre davantage, et de partager avec vous ce que nous avons appris.

Pour espérer y comprendre quelque chose à la radioactivité, nous vous proposons d'abord un petit éclairage sur l'histoire de la notion d'atome.

Dès l'Antiquité, une école philosophique défendait l'idée selon laquelle la matière ne peut pas se diviser indéfiniment. Après un certain nombre de divisions, on aboutit à ce qui est la plus petite partie possible du corps considéré. Elle ne peut plus être coupée. En grec : a-tomos, qui a donné atome. C'était le cas de Démocrite.

Mais Aristote, dont la pensée a dominé l'Occident jusqu'au 17è siècle, défendait le point de vue contraire.

Il a fallu attendre les débuts de la chimie moderne, avec notamment Lavoisier (et très vraisemblablement son épouse !) pour que l'hypothèse des atomes devienne une évidence expérimentale.

Au cours du 19è siècle, les éléments chimiques connus s'organisent, de nouveaux sont découverts. C'est le mérite du chimiste russe Mendeleïev d'avoir classé tous ces éléments dans un tableau, d'y avoir trouvé des trous, qui seront ensuite bouchés dans les années qui suivent par de nouveaux éléments encore inconnus. C'est la raison pour laquelle la classification des éléments chimiques est encore appelée tableau de Mendeleïev, même si sa forme a bien évolué depuis un siècle et demi !

Vous y reconnaissez quelques éléments bien connus, repérés par leur symbole : hydrogène, carbone, oxygène, uranium, et d'autres dont vous n'avez jamais entendu parler et dont vous n'entendrez plus jamais parler : scandium, néodyme ou astate...

Mais comment sont faits les atomes ?

Ses constituants sont découverts à partir de la fin du 19è siècle : l'électron, en 1 897, puis le fait que l'atome possède un noyau, en 1 911, que ce noyau est constitué de protons, en 1 919, et de neutrons, en 1 932.

On peut se faire de l'atome l'image présentée ici. Mais il s'agit d'une représentation naïve. La partie de la physique qui décrit les phénomènes à cette échelle s'appelle la physique quantique, elle sort carrément du cadre qui m'est imparti aujourd'hui ! Je prie les docteurs en physique présents dans la salle d'excuser une présentation qui en fait l'impasse.

Les premiers électriciens avaient montré qu'il existe deux sortes de charges électriques dans la matière, appelées + et -. Ils avaient mis en lumière les lois de l'électricité selon lesquelles les charges électriques de signes contraires s'attirent. Ceci explique que les électrons, chargés d'électricité négative, sont attirés par le noyau, chargé lui d'électricité positive, en raison de la présence des protons. Dans cette affaire électrique, les neutrons, neutres comme leur nom l'indique, n'interviennent pas.

Des atomes, on peut en aligner 10 millions sur 1 millimètre. C'est dire l'impossibilité qu'il y avait à trancher le débat sur leur existence par des observations à l’œil nu ou même au microscope optique !

Avez-vous remarqué que vous n’attrapez pas de décharge électrique en touchant les objets ? Sauf quelques exceptions.

Ce qui signifie que la matière est neutre. Donc qu'il y a autant de charges + que de charges – dans les atomes, donc autant de protons dans le noyau que d'électrons qui tournent autour. Il y a donc l'élément dont l'atome a 1 proton et 1 électron, celui dont l'atome a 2 protons et 2 électrons, et ainsi de suite. Ce nombre est appelé numéro atomique.

1 proton dans le noyau, c'est l'hydrogène, 6 c'est le carbone, 17 c'est le chlore, et 92 l'uranium.

Je n'ai pas parlé des neutrons !

Puisqu'il s'agit de particules comme les autres, on doit pouvoir les compter. D'où la question : combien de neutrons dans chaque noyau ?

C'est là que nous arrivons à notre sujet, et c'est là que ça devient sensible !

Un tout petit peu d'histoire pour situer les choses :

C'est Henri Becquerel qui découvre la radioactivité de l'uranium, à la toute fin du 19è siècle.

Puis Marie Curie confirme la chose avec la découverte du radium.

C'est sa fille qui découvre ensuite la radioactivité artificielle, c'est-à-dire la possibilité de provoquer la désintégration d'un atome en le bombardant avec des neutrons.

Nous en savons maintenant assez pour découvrir ce qui se cache sous le mot de radioactivité !

Commençons par un exemple simple, et connu : le carbone. Il est caractérisé par le numéro atomique 6, donc 6 protons dans le noyau. S'il y a également 6 neutrons, il se trouve que nous avons affaire à un noyau stable, il ne lui arrivera rien ! 6 protons, 6 neutrons, cela fait 12 particules. On le nomme carbone 12.

Mais il se trouve que les hasards de la nature fabriquent un noyau contenant 6 protons et 8 neutrons, nous avons là toujours du carbone, puisqu'il y a 6 protons. 6 protons, 8 neutrons, cela fait 14 particules. On le nomme carbone 14. Mais les deux neutrons surnuméraires rendent ce noyau instable. Que va-t-il se passer ?

Rien sans doute pendant fort longtemps !

Et puis, un beau jour, sans que l'on sache quand à l'avance, le noyau se désintègre !

Attention, quand je dis se désintègre, je ne veux pas dire qu'il y avait quelque chose, et que l'instant d'après il n'y a plus rien. Je ne fais pas de publicité pour les désintégrateurs des romans de science-fiction ! Ce terme de désintégration, utilisé par les physiciens, est à prendre en son sens étymologique : le noyau perd son intégrité, il devient autre.

Au fait, tout le monde a entendu parler du carbone 14, très utilisé en préhistoire pour dater des restes d'organismes qui ont été vivants. On mesure en fait la proportion restante de carbone 14 par rapport au carbone 12 pour en déduire leur âge.

Comment sait-on qu'un noyau s'est désintégré ? Parce qu'il émet des choses. 3 sortes de choses.

D'abord, des particules alpha. Il s'agit de grosses particules. Enfin, grosses à l'échelle des atomes de matière : il s'agit d'ensembles de 2 protons et 2 neutrons. En raison de cette grosseur, elles sont très dévastatrices sur les molécules des tissus vivants qu'elles peuvent rencontrer, mais la bonne nouvelle, c'est qu'elles sont arrêtées par quelques millimètres d'air, ou par la peau. Évidemment, si les atomes qui les produisent pénètrent par une plaie, ou sont ingérés ou inhalés, je ne réponds plus de rien !

Les particules bêta sont plus légères, moins dangereuses. Ce sont en fait des électrons. Mais elles pénètrent plus profondément les tissus vivants qui leur sont accessibles.

On poursuit l'alphabet grec avec les rayons gamma : il ne s'agit plus de particules, mais de rayons électromagnétiques. Comme la lumière, qui ne pénètre pas la matière. Un peu plus énergétique que la lumière, on a les ultra-violets, qui, vous le savez, pénètrent l'épiderme, provoquent le bronzage comme réaction de protection de la peau, mais peuvent aussi provoquer des mélanomes. Plus énergétiques que les ultra-violets sont les rayons X, qui traversent la chair sans difficulté et font apparaître les os qui les arrêtent en partie. Et encore plus énergétiques, voilà les rayons gamma ! Ils accompagnent les désintégrations alpha et bêta, en évacuant l'énergie énorme libérée par les désintégrations radioactives. C'est cette énergie qui est utilisée dans les applications civiles et militaires de la radioactivité.

Bien sûr, je simplifie ici beaucoup les phénomènes réels. Je prie les docteurs en physique nucléaire présents dans la salle de bien vouloir me pardonner de ne pas retracer toutes les complexités de leur discipline !

Je disais que la désintégration se produit un beau jour. Une nuit ? Mais quand ? On ne peut pas le prévoir pour un noyau précis. Mais on peut prévoir le nombre de désintégrations dans un grand nombre d'atomes en un temps donné, grâce à la notion de demi-vie.

C'est le temps pendant lequel la moitié des atomes d'un élément donné se désintègrent. Facile, me direz-vous : au terme de deux demi-vies, il n'y en a plus ! Eh bien non : à la fin de chaque demi-vie, le stock diminue de moitié par rapport à ce qu'il était au début de cette demi-vie. Au bout de deux demi-vies, il reste donc la moitié de la moitié, donc le quart de ce qu'il y avait au début. Au bout de 3 demi-vies, le huitième, et ainsi de suite. S'il s'agit d'un produit peu actif, cela devient vite négligeable. Mais s'il était très actif, même au bout de dix demi-vies, il reste encore environ un millième de ce qu'il y avait au départ, ce qui peut être encore considérable, et très dangereux.

Ce terme est donc mal choisi, de même que son synonyme : période, qui donne à penser qu'il y a un phénomène qui revient périodiquement, ce qui n'est évidemment pas le cas.

Un exemple : celui du césium 137, un des produits de catastrophes comme celle de Tchernobyl. Sa demi-vie est de 30 ans. Cela permet de voir qu'aujourd'hui, presque 30 ans après, il reste environ la moitié des atomes de césium 137 produits en 1 986 à Tchernobyl. Pour comparaison, la période de l'uranium 238, le plus abondant des noyaux possibles d'uranium sur Terre, est de 4,5 milliards d'années. C'est à peu près l'âge de la Terre. C'est-à-dire qu'il reste la moitié des atomes d'uranium 238 qui se trouvaient dans notre planète lors de sa formation.

Mais une désintégration ne donne pas forcément un élément stable : il peut y avoir toute une chaîne de désintégrations avant d'atteindre à la stabilité. Voici le cas de l'uranium 238 dont nous parlions tout de suite, avec les types de désintégration, et la période de chaque élément radioactif obtenu. Et cela ne s'arrête que lorsqu'on arrive au plomb 206, stable.

Remarquons que la radioactivité d'un morceau de matière peut augmenter avec le temps. En effet, si la période des descendants est inférieure à celle des précédents, alors il y aura plus de désintégrations par unité de temps !

Voyons maintenant quelles sont les conséquences de la radioactivité sur les êtres vivants. Nous avons tout à l'heure évoqué les dommages causés, mais de quelle nature sont-ils ?

Le principal effet est l'effet cancérigène (on dit aussi cancérogène, mais il faut bien choisir). Une radiation alpha, bêta ou gamma vient perturber la molécule d'ADN qui indique son programme à une cellule, et cette cellule se met à faire n'importe quoi. Et une cellule qui fait n'importe quoi, cela s'appelle un cancer. Évidemment, les docteurs en biologie présents dans la salle vont me dire que c'est beaucoup plus compliqué que cela, mais j'ai la faiblesse de penser que mon explication permet à tout le monde de se faire une idée du phénomène.

Et si cette radiation vient perturber une cellule sexuelle, ovule ou spermatozoïde, voilà l'origine d'une mutation génétique !

Bien sûr, les organismes vivants ont des possibilités de réparation. Mais cette réparation se fait d'autant plus mal que le nombre de cellules touchées est grand, ou que le nombre de dommages à la même molécule d'ADN, est important. Quand il y a trop de bugs, l'organisme n'y arrive plus !

J'ai présenté les deux principales pathologies, mais il en existe d'autres. Par exemple, l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (l'IRSN) mène depuis plusieurs années une étude épidémiologique près de Tchernobyl sur les incidences du césium 137 sur deux pathologies : l'arythmie cardiaque, et la cataracte... chez les enfants.

Il est temps maintenant de faire connaissance avec les unités de mesure de ce phénomène. Je dis les unités parce qu'il y en a plusieurs. Je vais en présenter 3 .

Commençons par la mesure du nombre de désintégrations que présente une source : on en compte le nombre par seconde, cela donne un nombre de becquerels, ainsi nommé pour rendre hommage à notre ami Henri Becquerel. C'est ce qu'on appelle l'activité de la source.

Mais si l'on s'intéresse aux dommage produits sur les organismes vivants, il va falloir combiner la dose reçue par cet organisme, le type de rayonnement, qui n'a pas les mêmes effets selon qu'il s'agit de rayons alpha, bêta ou gamma, ainsi que l'organe considéré, qui peut réagir différemment, selon qu'il concentre plus ou moins l'élément radioactif considéré. Pensons par exemple à la thyroïde et aux ravages provoqués par l'iode 131 suite à la catastrophe de Tchernobyl ! C'est la dose «équivalente», qui se mesure en sieverts.

En pratique, on utilise surtout le débit de dose (sous-entendu de dose équivalente), c'est-à-dire la dose reçue par unité de temps. Par heure, on parle en micro sieverts, c'est-à-dire en millionièmes de sieverts, et par an en milli sieverts, c'est-à-dire en millièmes de sieverts. Un milli sievert vaut donc 1 000 micro sieverts.

On parle souvent d'effet de seuil en ce qui concerne la radioactivité. Qu'en est-il ?

Les propagandistes du nucléaire répètent à l'envi qu'en dessous d'un certain seuil, la radioactivité n'a pas d'effet sur les organismes vivants.

La réglementation a évolué. Depuis 1 985, la population ne doit pas être exposée à des débits de dose supérieures à 1 milli sievert par an, en dehors de celle due à la radioactivité naturelle, et de celle due aux examens et traitements médicaux. Est-ce à dire qu'en deçà de ce débit de dose, il n'y a pas de danger, et qu'au-delà il y a danger ?

Mais comment expliquer alors que, pour les travailleurs du nucléaire, la norme est 20 fois plus élevée ? D'après l'Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN), la raison en est que ces travailleurs bénéficient d'un suivi régulier sur le plan sanitaire. Ce qui montre bien que les scientifiques indépendants de l'industrie nucléaire ont raison de dénoncer ce concept d'effet de seuil : il ne s'agit que d'un seuil socialement acceptable pour le risque lié à la radioactivité, et en aucun cas d'une limite physique.

C'est le grand biologiste Jean Rostand qui écrivait : "Qu'on ne prétende pas que les doses de radioactivité ainsi libérées sont trop faibles pour atteindre le seuil de la malfaisance. Tout au moins en ce qui concerne les altérations génétiques, il n'y a pas de seuil de nocivité. Toute augmentation, si légère soit-elle, de la radioactivité élève le taux de mutation dans les cellules germinales et par suite contribue à dégrader les virtualités héréditaires des sujets exposés à des suppléments de radioactivité."

La perturbation d'une seule cellule par les rayonnements peut être à l'origine d'un cancer ou d'une mutation génétique !

Avec quel appareil mesure-t-on la radioactivité ?

Avec un compteur Geiger-Muller. On oublie souvent le nom du second inventeur, et on prononce le premier à la française : compteur Geiger.

En 2 004, nous avons acheté le modèle Quartex à la CRIIRAD. C'est lui qui nous a permis de faire les mesures dans le cadre de l'affaire Debus, du terrain des Barmonts, et de Fukushima. Mesures que l'on trouvera sur notre site web.

Chaque radiation détectée par le tube qui se trouve à l'intérieur donne lieu à un bip et à l'allumage d'une diode. Le temps de comptage est calibré de telle façon que le nombre qui s'affiche au terme de ce temps (environ 30 secondes) une fois divisé par 100 donne le débit de dose reçu par l'appareil en µSv/h.

La radioactivité naturelle donne un affichage d'environ 10, ce qui correspond donc à 10 divisé par 100 = 0,1 µSv/h. Ceci en Île-de-France, qui est une région sédimentaire. On observe le double sur un sol granitique. Si on constate un dépassement significatif de cette valeur, il y a une anomalie radioactive à proximité de l'appareil.

En 1 an, il y a environ 10 000 heures. 10 000 X 0,1 = 1 000 µSv/an, soit 1 mSv/an. La norme dont nous parlions tout à l'heure revient donc à considérer comme socialement acceptable que les activités de l'industrie nucléaire nous apportent un débit de dose équivalent à celui dû à la radioactivité naturelle, et s'ajoutant à lui. Toujours sans comptabiliser celui dû à d'éventuels examens ou traitements médicaux.

Séance de TP

Voilà, j'en ai terminé. Je vous remercie de votre attention, j'espère ne pas l'avoir sollicitée au-delà du raisonnable.

Maintenant, c'est à vous. Vous pouvez poser les questions que vous souhaitez sur ce que j'ai exposé. Vous pouvez en poser sur des sujets que je n'ai pas abordés, mais je souhaite ne pas aller beaucoup plus loin pour ne pas risquer le décrochage de toutes celles et ceux qui ne sont pas docteurs en physique nucléaire, mais aussi parce que je ne suis pas docteur en physique nucléaire !

Enfin, nous avons parlé de conférence-débat : il n'y a pas de raison pour que vous vous limitiez aux questions, n'hésitez pas à donner votre avis sur tous ces problèmes !