1ES radioactivite medecine

1ES La Radioactivité et medecine

C6 La radioactivité

1. Instabilité et désintégration d'un noyau

Notation d'un noyau atomique, de particules et isotopes

L'instabilité des noyaux atomiques

Equation de réaction de désintégration nucléaire

Henri Becquerel (1852 - 1908)

2. La loi de décroissance radioactive

3. Applications

Datation au carbone 14

Application en médecine et radioprotection

Le diagramme (N,Z)

I.1. Notation des noyaux atomiques et isotopie

I.1. Notation symbolique de quelques paricules

L'électron et le positon n'appartiennent pas au noyau atomique

I.2. Instabilité des noyaux atomiques

Le diagramme (N,Z), ou diagramme de Segré, recense tous les noyaux atomiques connus et leurs isotopes. Chaque case représente un noyau atomique.Tous les éléments d'une même ligne sont des isotopes.

La ligne noire représente les noyaux stables. Tous les autres sont instables ! On dit qu'ils sont radioactifs

I.2. Causes de l'instabilité des noyaux atomiques

• Des noyaux ayant trop de protons

• Des noyaux ayant trop de neutrons

• Des noyaux trop lourds

Radioactivité α

Emission d'une particule α (noyau d'hélium)

Radioactivité β -

Radioactivité β +

Emission d'un positon (particule β +)

Emission d'un électron (particule β -)

I.2. Définition de la radioactivité

La radioactivité est la désintégration spontanée et aléatoire d'un noyau instable, appelé noyau père, qui se transforme en un noyau fils appartenant à un autre élément chimique.

Une désintégration radioactive s'accompagne de l'émission d'une particule et d'un rayonnement gamma.

Visualisation des particules émises grâce à une chambre à brouillard

I.3. Equations de réaction de désintégration nucléiare

Les trois types de transformation de la matière

transformations nucléaires

transformations chimiques

transformations physiques

Conservation des espèces chimiques et donc des entités

Conservation des éléments chimiques et donc des noyaux atomiques

Conservation du nombre de charges et du nombre de nucléons

I.3. Equations de réaction de désintégration nucléiare

Lois de conservation de Soddy :

Au cours d'une transformation nucléaire, le nombre de charge Z et le nombre de masse A se conservent.

On modélise la transformation nucléaire d'un noyau père X en un noyau fils Y par une équation de réaction :

Exemple de la désintégration β- du cobalt 60 :

I.3. Equations de réaction de désintégration nucléiare

Le rayonnement gamma

Le noyau fils Y obtenu a un surplus d'énergie, il est excité. Il se désexcite en émettant un rayonnement électromagnétique très énergétique : le rayonnement gamma

II. La loi de décroissance radioactive

La période radioactive (ou demi-vie), notée T (ou t1/2 ) est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initiaux s'est désintégrée.

III. Applications de la radioactivité

La datation au carbone 14

Les êtres vivants contiennent un taux constant de carbone 14. Lorsqu'ils meurent le taux de carbone 14 diminue en suivant la loi de décroissance radioactive. Ainsi en mesurant le taux de carbone 14 présent aujourd'hui, on est capable de dater le moment de la mort.

III. Applications de la radioactivité

La tomographie par émission de positons (TEP)

La radiothérapie

On irradie les cellules cancéreuses à l'aide de rayonnements

On injecte du glucose radioactif dans une veine qui va se fixer au niveau de l'organe à explorer. Des détecteurs permettent de localiser les tumeurs (cellules très consommatrices en glucose) via une imagerie par traitemant informatique

III. Applications de la radioactivité

La radioprotection