Définitions

Étalon

La mesure d'une grandeur se détermine par comparaison à un étalon de référence qui est désigné ou largement reconnu comme présentant les plus hautes qualités métrologiques, et dont la valeur est établie sans se référer à d'autres étalons de la même grandeur. Toute mesure pour la fabrication ou le contrôle des produits LEA est évaluée par comparaison avec cet étalon. Enfin les étalons que fabrique le LEA sont destinés à l'étalonnage des appareils de ses clients.
L'ensemble des unités de mesure forme le Système International (SI) qui est reconnu et adopté universellement comme système de référence et de communication scientifique.

Radioactivité

La radioactivité naturelle a été découverte en 1896 par Henri Becquerel. On oppose souvent la radioactivité naturelle à la radioactivité artificielle. En fait, il n'existe aucune différence entre les 2 phénomènes, c'est seulement l'origine des isotopes radioactifs qui est soit naturelle (présente depuis la formation de la Terre dans le sol et l'atmosphère), soit artificielle (créée depuis les années 1930 dans les réacteurs nucléaires ou les accélérateurs de particules). Mais les sources naturelles sont généralement peu actives.

Physiquement, la radioactivité apparaît lorsque les atomes qui constituent la matière ne sont pas stables. En effet, certains d'entre eux se transforment spontanément en émettant des rayonnements.

On distingue 3 types principaux de rayonnements correspondant à 3 formes de radioactivité :

• La radioactivité alpha se traduit par l'émission de 2 protons et de 2 neutrons.
• La radioactivité bêta correspond à la transformation, dans le noyau soit d'un neutron en proton, radioactivité bêta-, caractérisée par l'émission d'un électron e- ; soit d'un proton en neutron, radioactivité bêta+, caractérisée par l'émission d'un anti-électron ou positon e+.
• La radioactivité gamma, à la différence des 2 précédentes, n'est pas liée à une transformation du noyau. Elle se produit par l'émission d'un rayonnement électromagnétique, comme la lumière visible ou des rayons X, qui entraîne un phénomène plus énergétique.

Étalon pour la radioactivité

L'unité de radioactivité adoptée par le SI est le becquerel (Bq). Cette unité correspond à la transformation d'un noyau avec émission d'un rayonnement ionisant. C'est ce qu'on appelle une désintégration.
Ainsi, l'activité d'un corps radioactif se quantifie par le nombre de désintégrations de ses atomes en une seconde. Elle se mesure en becquerels.

Un becquerel (Bq) correspond à une désintégration par seconde. C'est une très petite unité de mesure.

1 Bq = nombre de désintégrations d'un noyau par seconde.

Grandeurs et unités

Les définitions qui suivent sont extraites de la norme NF ISO 31-10 :

• Activité
L'activité A, d'une quantité d'un radionucléide dans un état d'énergie défini, à un instant donné, est le quotient dN par dt, où dN est l'espérance mathématique du nombre de transitions nucléaires spontanées à partir de cet état d'énergie dans l'intervalle de temps dt.

A = dN/dt • Unité : Bq (Becquerel). 1Bq = 1s^-1.

• Constante radioactive
La constante radioactive (ou de décroissance), lambda, d'un radionucléide dans un état d'énergie défini est le quotient de dP par dt, où dP est la probabilité qu'a un noyau donné de subir une transition nucléaire spontanée à partir de cet état d'énergie, dans l'intervalle de temps dt.

= dP/dt
Unité : s^-1.

• Période radioactive
La période radioactive, T1/2, d'un radionucléide est l'intervalle de temps nécessaire pour que l'activité d'une quantité de ce radionucléide soit réduite de la moitié de sa valeur initiale. Elle est reliée à la constante radioactive lambda, par la relation :

T1/2 = (ln2)/
Unité : s.

• Activité massique
L'activité massique, Am d'un radionucléide présent dans une masse m de matière est le quotient de l'activité A du radionucléide par m.

Am = A/m
Unité : Bq.g^-1.

• Activité volumique
L'activité volumique, A_v, d'un radionucléide présent dans un volume V de matière, est le quotient de l'activité A du radionucléide par V.

Av = A/V
Unité : Bq.cm^-3.

Remarque : cette grandeur est principalement utilisée pour caractériser les étalons gazeux ; elle est alors considérée dans les conditions de référence TPN (T = 273,16K et P = 101,325 kPa).

• Flux de particules
Le flux de particules,F, est le quotient de dN par dt, où dN est l'accroissement du nombre de particules émises, dans l'intervalle de temps dt :

F = dN/dt
Unité : s^-1.

Remarque : cette grandeur est identique à celle dénommée « taux d'émission ». Les particules considérées doivent être spécifiées. L'angle solide dans lequel l'émission est considérée doit également être donné.

Exemple : Flux de particules bêta dans 2pi sr : F = 3,5 x 10³ s^-1.

• Flux massique de particules

Unité : s^-1.kg^-1, s^-1.g^-1.

Remarques :

• Cette grandeur est identique à celle dénommée « taux d'émission massique ».
• Les particules considérées doivent être spécifiées.
• L'angle solide dans lequel l'émission est considérée est égal à 4pi sr :
Fm = 2,5 x 104 s^-1.g^-1.

L'autre unité, toujours utilisée, est le curie (Ci) qui correspond au nombre de noyaux qui se désintègrent dans un gramme de radium par seconde (ancien système).

1 Ci = 3,7 x 10¹⁰ Bq, soit 37 milliards de désintégrations/seconde.

Tableau de conversion Becquerel/Curie

T = Téra (10¹²) m = milli (10^-3)
G = Giga (10⁹) µ = micro (10^-6)
M = Méga (10⁶) n = nano (10^-9)
k = kilo (10³) p = pico (10^-12)