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Trente-six façons de mesurer l’irradiation

Brian Palmer, mis à jour le 30.03.2011 à 18 h 52

[L'EXPLICATION] Les unités de mesure des radiations nucléaires sont multiples et servent à refléter différentes réalités. C’est à s’y perdre… Comment mesure-t-on l’émission de rayons par une centrale nucléaire?

Mesure de la radiation sur une potentielle victime contaminée, le 27 mars. REUTE

Mesure de la radiation sur une potentielle victime contaminée, le 27 mars. REUTERS/Yuriko Nakao

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La tragédie nucléaire japonaise, à ce jour encore incontrôlable, est l’occasion d’une initiation aux techniques obscures de mesure de l’irradiation. Les médias expliquent que l’eau proche du réacteur n° 2 de la centrale de Fukushima présente un niveau de radioactivité de 1.000 millisieverts par heure. Aux Etats-Unis, certains articles de presse décrivent les niveaux de radiation en termes de millirems par an. Quelques autres sources parlent de milirads ou de nanograys par heure. Pourquoi les spécialistes n’utilisent-ils pas la même unité de mesure? 

Difficile passage au système métrique aux Etats-Unis…

Aux Etats-Unis, certains sont encore réfractaires au passage au système métrique. Ainsi que la distance, le poids et la température, les doses de radiations nucléaires peuvent être exprimées en unités du système international (SI) (sieverts) ou en rems (ancienne unité encore usuelle aux Etats-Unis).

En 1964, l’Institut américain des standards et de la technologie adopte officiellement le système international d’unités de mesure. Dans la plupart des domaines, les scientifiques et ingénieurs américains sont passés au système métrique. Les physiciens nucléaires, eux, n’ont jamais vraiment sauté le pas. En effet, un changement brutal du système aurait comporté le risque de commettre des erreurs, en tout cas pendant la phase de transition – et inutile de préciser que même une infime erreur peut entraîner des dangers quand il s’agit d’irradiation.

Cette prudence tient à un fait historique: en 1999, la Nasa a perdu contact avec Mars Climate Orbiter après avoir confondu des unités métriques et américaines [PDF]. Du coup, la Nuclear Regulatory Commission (l’Autorité de sûreté nucléaire américaine) exige encore des centrales nucléaires américaines qu’elles produisent des rapports de radiations en rems, tandis que tous les autres pays utilisent les sieverts. Un rem équivaut à un centième de sievert.

Curies, becquerels, électronvolts, et quoi encore?

Sieverts ou rems ne sont que deux unités parmi tant d’autres que vous pourriez être amené à croiser si vous vous informez sur les niveaux de radiation. Les scientifiques nucléaires emploient différents termes pour décrire les rayonnements en fonction de l’endroit où ils se trouvent et de leurs effets au moment où la mesure est effectuée. Par exemple, lorsque les radiations émanent pour la première fois de leur source, les physiciens évaluent le taux d’émission en curies (ancienne unité de radioactivité) ou en becquerels (SI).

Un curie est «énorme»: il vaut 37 milliards de becquerels. On peut supposer que les instruments de mesure n’étaient pas aussi sensibles à l’époque le curie a été défini. Vous pourrez aussi tomber sur des électronvolts ou des joules. Des unités qui reflètent l’énergie de l’émission et non son taux.

Une fois que la source est «tarie» et que les radiations se propagent dans l’atmosphère, on utilise un nouvel ensemble d’unités. Les niveaux de radiation ambiante sont mesurés en röntgens (ancienne unité) ou en coulomb par kilogramme (SI). Si les particules radioactives quittent l’atmosphère pour pénétrer dans le corps d’un être humain ou d’un animal, ou dans un objet, ce ne sont plus les mêmes unités! La quantité brute de radiations absorbée par un objet se calcule en rads (ancienne unité) ou en grays (SI). Un gray est égal à 100 rads.

Sieverts et rems reflètent la gravité sanitaire de l’irradiation

Au milieu de toutes ces unités, à quoi servent les sieverts et les rems? Ils offrent une mesure des méfaits causés sur un échantillon de tissus biologiques, ce qui diffère des mesures de quantité d’énergie ou de taux d’émission. Car différents types de radiations affectent le corps de différentes manières. Les particules alpha, par exemple, présentent des dangers 20 fois plus importants pour les tissus humains que les rayons gamma à dose égale.

Par ailleurs, certains types de tissus sont plus vulnérables aux radiations que d’autres. Si votre rate est irradiée, elle en pâtira davantage que si c’était votre cerveau (à dose équivalente). C’est parce que les cellules de la rate se divisent et se multiplient bien plus rapidement. Les physiciens s’appuient sur ces deux facteurs – type de radiations et sensibilité des tissus – pour convertir les mesures d’absorption des radiations en doses réelles. En fait, en cas d’accident nucléaire, les sieverts ou les rems permettent de se faire une idée plus claire des problèmes de santé provoqués par la radioactivité.

Quand on parle de dose réelle, c’est bien sûr une gigantesque avancée par rapport à l’époque où on se contentait de mesurer la quantité de radiations absorbée par une victime. Mais c’est toujours une science inexacte. Les chercheurs ne peuvent pas réaliser de tests aléatoires sur les effets de la radiation, car il serait éthiquement inacceptable de donner le cancer à des sujets d’expérience. Par conséquent, les tableaux utilisés par les spécialistes de la radioprotection pour convertir les grays en sieverts (ou les rads en rems) sont constamment modifiés en vue de refléter de nouvelles données.

Brian Palmer

Traduit par Micha Cziffra

L’explication remercie Kelly Classic, spécialiste de la radioprotection et membre de la Health Physics Society, et Chris Clement, secrétaire scientifique à la Commission internationale de protection radiologique.

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