Vous avez dit faible dose ?

Vous avez dit faible dose ? III. Le cas du plutonium 239


AIPRI


Le plutonium 239 est un radioélément artificiel d'une période radioactive de l'ordre de 24400 ans. Son activité spécifique s'élève à 2,27E9 Bq/gr (6,13E-2 Ci/gr) et sa constante de désintégration s-1 (λ) est de 9,008E-13. Son taux de désintégration par jour est de 1-EXP(24*60*60*-9,01E-13) = 0,0000078%, par mois de 0,000233% et par an de 0,002841%. L'élément emploiera autour de 243169 ans pour désintégrer 99,90% de ces atomes et les transformer en Uranium 235.   Métal lourd, il a une densité de 19,84 gr/cm3.


Il désintègre en mode α en expulsant de son coeur à la vitesse de 20000 km/s un projectile sub-atomique de la taille d'un noyau d'helium. Cette micro-bille α faite de deux neutrons et deux protons accolés freinera sur une très courte distance par télescopage avec les atomes du milieu traversé. Chacune de ses particules α déploie une énergie ionisante de 5,243 MeV, soit de 5,243 MeV * 1,60209E-7 Erg par MeV = 8,3998E-7 Erg. Cette énergie est en mesure de donner lieu durant son court et brutal cheminement à environ 374 mille ionisations; en admettant qu'une ionisation coûte 14 électronVolt. Trop grosses pour se faufiler dans la matière sans en percuter à très bref intervalles les atomes ambiants, les particules α ne franchissent que 0,05 millimètre (50 micromètres) dans la matière biologique (ou dans l'eau).


Immobilisée dans les tissus vivants, une poussière fine de tout radio-élément α dissipe ainsi l'énergie ionisante de ses radiations émises dans toutes les directions dans une minuscule sphère ayant un rayon de 50 microns égal au trajet maximal dans la chair de ses rayonnements α. Une telle sphère de chair pèse pour autant ce poids infinitésimal de 523,6 ngr (4/3 * Pi * (50 * 0,0001^3)); 1 cm3 de chair pesant 1 gr.


Etude de cas d'une poussière fine de plutonium 239 bloquée dans les tissus: une particule radioactive interagit avec la matière biologique comme un véhicule fou sans frein interagit avec la foule de piétons qui l'arrête.


Une poussière fine de plutonium 239 de 1 micron de diamètre a un volume de  4/3 * Pi * (0,50 * 0,0001 ^3) = 5,24E-13 cm3, un poids de 10,39 pgr (5,24E-13 cm3 * 19,84 gr/cm3), contient 2,62E10 atomes et présente une activité de 2,358E-2 Bq. (1,039E-11 gr * 2,270E9 Bq/gr = 23,58 mBq). En 1 an cette particule désintègre 2,62E10 * 1-(Exp(31536000*-9,008E-13)) = 743572 fois. Elle est pour autant en théorie capable de provoquer plus de 278 milliards d'ionisations en une année dans, au maximun, une cinquantaine de cellules vivantes. En cas d'incorporation et de fixation cette poussière fine radioactive dépose ainsi dans la microscopique boule de chair atteinte 7,44E5 Bq * 5,243 MeV * 1,60209E-7 Erg par MeV / 5,236E-7 gr = 1,19 million de Erg (0,11929 Joule -1 Erg = 1E-7 Joule-) soit 11928,65 RAD puisque 1 Rad équivaut à 100 Erg/gr. Compte tenu enfin du fait que les particules α ont une de efficacité biologique relative (EBR) de 10, le dommage effectif subi est de 119286,51 REM (RAD * EBR = REM), à savoir de 1192,87 Sievert.  Vous avez dit faible dose ?