Applications médicales et industrielles des transformations nucléaires

Utilisation de traceurs radioactifs (comme le fluor 18) pour visualiser l'activité métabolique des organes.

Permet de détecter des cancers, des troubles neurologiques, etc.

Injection de substances radioactives pour examiner le fonctionnement d'organes spécifiques (thyroïde, os, cœur...).

Permet de visualiser la circulation sanguine ou la fixation de substances.

Utilisation de rayonnements pour détruire les cellules cancéreuses.

Peut être externe (rayons X ou gamma) ou interne (implantation de sources radioactives).

Administration de substances radioactives pour traiter certaines pathologies.

Exemple : iode 131 pour traiter l'hyperthyroïdie ou certains cancers de la thyroïde.

Utilisation de rayons X ou gamma pour inspecter les soudures, les pièces mécaniques, etc.

Permet de détecter des défauts internes sans détruire les objets.

Technique permettant d'analyser en 3D la structure interne des objets complexes.

Utilisée dans l'aéronautique, l'automobile, l'électronique.

Dispositifs utilisant des sources radioactives pour mesurer des grandeurs physiques.

Exemples : jauge de niveau, jauge de densité, jauge d'épaisseur.

Utilisation de rayonnements pour stériliser des équipements médicaux, des instruments chirurgicaux.

Plus efficace que les méthodes chimiques ou thermiques.

Dans une centrale nucléaire, les noyaux d'uranium 235 sont bombardés de neutrons.

Ils se cassent en fragments plus légers, libérant de l'énergie et des neutrons supplémentaires.

L'énergie libérée est utilisée pour chauffer de l'eau et produire de la vapeur.

La vapeur actionne une turbine couplée à un alternateur.

L'alternateur produit de l'électricité.

• Production massive d'énergie sans émissions de CO₂
• Capacité de fonctionnement continu
• Stockage de combustible réduit

• Production de déchets radioactifs à longue durée de vie
• Risques d'accidents graves
• Coût élevé de construction et de démantèlement

Le carbone 14 est présent dans tous les organismes vivants à une concentration constante.

À la mort de l'organisme, la désintégration commence et la proportion de ¹⁴C diminue.

Sachant que la demi-vie du carbone 14 est de 5 730 ans, on peut déterminer depuis combien de temps l'organisme est mort.

Permet de dater des objets organiques (bois, os, charbon, tissus...).

Limite : environ 50 000 ans (au-delà, trop peu de ¹⁴C).

Utilisation d'autres couples radioactifs avec des demi-vies plus longues.

Exemple : uranium-plomb pour les roches anciennes (milliards d'années).

Les rayonnements ionisants peuvent endommager l'ADN des cellules vivantes.

Effets aigus : brûlures, maladies de rayonnement.

Effets à long terme : cancers, mutations génétiques.

• Temps : limiter l'exposition
• Distance : s'éloigner de la source
• Blindage : utiliser des matériaux absorbants
• Hygiène : éviter l'ingestion de matières radioactives

Les déchets radioactifs sont classés selon leur activité et leur durée de vie.

Ils doivent être stockés de manière sécurisée pendant des milliers d'années.

Différents types de stockage : surface, souterrain, profond.

Nombre de demi-vies écoulées : n = 18 / 6 = 3

Quantité restante : m = m₀ × (1/2)ⁿ

m = 100 × (1/2)³ = 100 × 1/8 = 12,5 mg

Il restera 12,5 mg de technétium 99m après 18 heures.

On cherche n tel que : 12,5 = 100 × (1/2)ⁿ

12,5/100 = (1/2)ⁿ

0,125 = (1/2)ⁿ

0,125 = 1/8 = (1/2)³

Donc n = 3 demi-vies

Temps nécessaire : t = 3 × 6 = 18 heures

• Demi-vie courte (6 heures) : permet un examen rapide sans accumulation dans l'organisme
• Émet des rayons gamma : bonne pénétration pour l'imagerie mais pas trop dangereux
• Facile à produire : disponible dans les hôpitaux via des générateurs
• Peut se fixer sur différentes molécules : permet d'examiner différents organes

Si l'objet contient un tiers de la quantité de carbone 14 qu'un objet vivant, cela signifie que :

N/N₀ = 1/3

Où N est la quantité actuelle et N₀ la quantité initiale.

On cherche n tel que : (1/2)ⁿ = 1/3

En prenant le logarithme népérien : n × ln(1/2) = ln(1/3)

n = ln(1/3) / ln(1/2) = ln(3) / ln(2) ≈ 1,58

Environ 1,58 demi-vies se sont écoulées.

Âge = nombre de demi-vies × demi-vie du carbone 14

Âge ≈ 1,58 × 5 730 ≈ 9 050 ans

L'objet a environ 9 050 ans.

• Diagnostic précis de nombreuses pathologies
• Traitement de certains cancers
• Examen non invasif pour certains organes

• Contrôle de qualité non destructif
• Production massive d'énergie sans CO₂
• Stérilisation efficace de matériel

• Exposition aux rayonnements ionisants
• Effets à court et long terme possibles
• Nécessité de protections strictes

• Production de déchets radioactifs
• Nécessité de stockage à long terme
• Risque de contamination

• Imagerie (TEP, scintigraphie)
• Traitement (radiothérapie, thérapie par radio-isotopes)
• Diagnostic précis de nombreuses pathologies

• Contrôle non destructif (radiographie industrielle)
• Production d'énergie (centrales nucléaires)
• Stérilisation de matériel

• Datation (archéologie, géologie)
• Étude de la structure de la matière

• Limitation du temps d'exposition
• Utilisation de blindages adaptés
• Respect des normes de sécurité