Radioisotope

Radionucléide, radioélément

Un radionucléide, ou radioisotope, est un nucléide, ou un isotope, qui est radioactif[1],[2],[3],[Note 1]. Le terme radioélément est parfois utilisé comme synonyme, bien que les deux précédents termes lui soient préféré[4],[5]. En raison de l'instabilité de leur noyau, les radionucléides se transforment spontanément, et émettent à cette occasion des particules α, des particules β ou des rayons γ[3]. Les radioisotopes peuvent exister naturellement ou être produits artificiellement par une réaction nucléaire.

Lors d'une catastrophe nucléaire (telle que la catastrophe de Tchernobyl) ou lors d'une explosion atomique (telle qu'un essai nucléaire), une grande quantité de radionucléides sont propulsés dans l'atmosphère, se propagent autour du globe terrestre et retombent plus ou moins rapidement sur le sol.

Ce graphique à barres compare les relevés de radioisotopes constatés sur le terrain en juin 2011 à 500 mètres de la centrale de Fukushima Unité I (à gauche) avec les données équivalentes fournies dans un rapport de l'OCDE pour la catastrophe de Tchernobyl (à droite).

## Utilisation des radioisotopes

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Depuis la seconde moitié du XXe siècle, un nombre croissant de radionucléides est produit dans le monde pour la médecine et divers usages techniques (traçage isotopique, etc.)[6].

### En médecine nucléaire

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Article détaillé : médecine nucléaire.

Les radioisotopes sont largement utilisés à des fins de diagnostic ou de recherche. Les radioisotopes présents naturellement ou introduits dans le corps, émettent des rayons gamma et, après détection et traitement des résultats, fournissent des informations sur l'anatomie de la personne et sur le fonctionnement de certains organes spécifiques. Lorsqu'ils sont utilisés ainsi les radioisotopes sont appelés traceurs.

La radiothérapie utilise aussi des radioisotopes dans le traitement de certaines maladies comme le cancer. Des sources puissantes de rayons gamma sont aussi utilisées pour stériliser le matériel médical.

Dans les pays occidentaux, environ une personne sur deux est susceptible de bénéficier de la médecine nucléaire au cours de sa vie, et la stérilisation par irradiation gamma est quasiment universellement utilisée.

### Dans l'industrie

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Les radioisotopes peuvent être utilisés pour examiner les soudures, détecter les fuites, étudier la fatigue des métaux et analyser des matériaux ou des minéraux. Ils sont aussi utilisés pour suivre et analyser les polluants, étudier les mouvements des eaux de surface, mesurer l'écoulement de la pluie et de la neige, ainsi que le débit des cours d'eau[réf. nécessaire].

De nombreux détecteurs de fumées utilisent un radioisotope dérivé du plutonium ou de l'américium produit artificiellement, ainsi que certains paratonnerres[7]. Ceux-là ont été interdits en France par un décret d'avril 2002[8], promulgué par le gouvernement Jospin et « relatif à la protection générale des personnes contre les dangers des rayonnements ionisants », conduisant au retrait du marché de plus de 7 millions de détecteurs de fumées d'ici 2015[9].

Un arrêté du 5 mai 2009[10], promulgué par le gouvernement Fillon et pris après avis défavorable de l'Autorité de sûreté nucléaire[11], permettrait toutefois l'usage de produits contenant des radionucléides dans les biens de consommation[12].

### Dans l'environnement

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On trouve aujourd'hui dans l'environnement et la biosphère des radioisotopes naturels et artificiels (principalement issus des mines d'uranium, de la combustion de certains combustibles fossiles, de déchets industriels (ex : phosphogypse), de la médecine nucléaire…, mais surtout des retombées des armes nucléaires et essais nucléaires (dans les années 1950 et 1960), de l'industrie nucléaire, et du traitement du combustible nucléaire usé ou des accidents nucléaires). Ils sont parfois utilisés comme « radiotraceurs » pour l'étude de la cinétique de la radioactivité artificielle dans l'environnement ou le secteur agroalimentaire[13]. Ils peuvent localement poser des problèmes, parfois sérieux et durables de contamination de l'air, de l'eau, du sol ou des écosystèmes.

La cinétique environnementale des radionucléides est complexe et dépend de nombreux facteurs. Elle varie pour chaque famille de radio-éléments, dans l'environnement et dans les organismes (de nombreux radioéléments ont des affinités propres en termes de ligands, protéines-cibles ou organes-cibles et par suite un comportement différent dans le métabolisme ; par exemple l'iode radioactif est essentiellement concentré par la thyroïde). Dans ce cadre, l'étude des analogues chimiques apporte aussi des renseignements utiles.
Pour étudier ces questions on se base sur le traçage environnemental des radionucléides, ainsi que sur des dosages faits in situ pour la cartographie des contaminations, l'évaluation des risques directs ou le calage de modèles[14]). On essaye aussi de comprendre le comportement de chaque type de radionucléide, via des modélisations, encore incertaines, notamment basées sur des matrices d'interaction, méthode semi-quantitative facilitant l'identification et la hiérarchisation des multiples interactions (dont relations de type cause à effet) entre composantes biotiques et abiotiques de l'écosystème[14]. C'est ainsi qu'on a par exemple étudié la migration de radiocésium dans les écosystème prairiaux touché par les retombées de Tchernobyl en césium 137[14]. Ces matrices d'interaction ont dans le même temps permis d'explorer les changements dynamiques dans les voies de migration du césium et de comparer les conséquences des différentes voies d'exposition de rayonnement pour les organismes vivants[14]. ce travail doit être effectué pour tous les compartiments des écosystèmes. La migration du césium est par exemple très différente en plaine (lessivage intense) et en forêt où les champignons peuvent fortement le bioaccumuler, le remonter en surface (bioturbation) où il est alors biodisponible pour les sangliers, écureuils ou autres animaux (ou humains) mycophages.

La bioaccumulation et bioconcentration de certains radionucléides est possible en mer où les invertébrés fouisseurs et les animaux filtreurs (moules pour l'iode par exemple) jouent un rôle important dans la concentration de certains radioéléments. Sur terre où le nombre et la quantité de radionucléide artificiel a beaucoup augmenté à partir des années 1950 environ, puis après la catastrophe nucléaire de Tchernobyl[13], ce sont les champignons (parfois symbiotes obligatoires de certaines plantes, arbres notamment via la mycorhization) qui peuvent également fortement les bioconcentrer ou les remobiliser. On s'en est aperçu dans les années 1960 en comptant et étudiant des taux croissants de radioactivité de certains horizons organiques de sols forestiers qui se sont avérés liés essentiellement à la biomasse fongique[15]. La compréhension du rôle des champignons s'améliore grâce à des modèles plus précis, notamment pour le radiocésium dans les écosystèmes forestiers[16]. L'activité fongique joue un rôle pivot dans la matrice d'interaction des éléments radioactifs du sol avec le vivant, via la chaine alimentaire (Réseau trophique). Ils sont l'un des « régulateurs » les plus importants connus du mouvement biotique des radionucléides dans les sols (de la mobilisation à la bioconcentration en passant par la bioturbation)[17].

## Période radioactive des radioisotopes

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Période radioactive des radioisotopes
(par masse atomique croissante)  | Nom  | Symbole  | Demi-vie / unité

|
|

Tritium | 3
1T | 12,31 | an
Béryllium 7 | 7
4Be | 53,22 | jour
Carbone 11 | 11
6C | 20,37 | minute
Carbone 14 | 14
6C | 5 700 | an
Azote 13 | 13
7N | 9,967 | minute
Azote 16 | 16
7N | 7,13 | seconde
Oxygène 15 | 15
8O | 2,041 | minute
Fluor 18 | 18
9F | 1,829 | heure
Sodium 22 | 22
11Na | 2,603 | an
Phosphore 32 | 32
15P | 14,284 | jour
Soufre 35 | 35
16S | 87,32 | jour
Potassium 40 | 40
19K | 1,265 | milliard d'années
Scandium 46 | 46
21Sc | 83,788 | jour
Chrome 51 | 51
24Cr | 27,7 | jour
Manganèse 54 | 54
25Mn | 312,13 | jour
Fer 52 | 52
26Fe | 8,26 | heure
Fer 59 | 59
26Fe | 44,5 | jour
Cobalt 58 | 58
27Co | 70,83 | jour
Cobalt 60 | 60
27Co | 5,271 | an
Nickel 63 | 63
28Ni | 98,7 | an
Gallium 67 | 67
31Ga | 3,26 | jour
Krypton 85 | 85
36Kr | 10,75 | an
Rubidium 87 | 87
37Rb | 48,8 | milliard d'années
Strontium 90 | 90
38Sr | 28,8 | an
Yttrium 90 | 90
39Y | 2,668 | jour
Zirconium 95 | 95
40Zr | 64,032 | jour
Niobium 95 | 95
41Ni | 35 | jour
Molybdène 99 | 99
42Mo | 2,75 | jour
Technétium 99 | 99
43Tc | 211 000 | an
Technétium 99m | 99m
43Tc | 6 | heure
Ruthénium 103 | 103
44Ru | 39,255 | jour
Ruthénium 106 | 106
44Ru | 372,6 | jour
Indium 111 | 111
49In | 2,805 | jour
Indium 113 | 113
49In | 103 | mois
Tellure 132 | 132
52Te | 3,2 | jour
Iode 123 | 123
53I | 13,2 | heure
Iode 129 | 129
53I | 16,1 | million d'années
Iode 131 | 131
53I | 8,023 | jour
Iode 132 | 132
53I | 2,3 | heure
Xénon 133 | 133
54Xe | 5,244 | jour
Xénon 135 | 135
54Xe | 9,14 | heure
Césium 134 | 134
55Cs | 2,065 | an
Césium 135 | 135
55Cs | 2,3 | million d'années
Césium 137 | 137
55Cs | 30,05 | an
Baryum 140 | 140
56Ba | 12,8 | jour
Lanthane 140 | 140
57La | 40,2 | heure
Tantale 182 | 182
73Ta | 114,4 | jour
Rhénium 186 | 186
75Re | 3,7 | jour
Erbium 169 | 169
68Er | 9,4 | jour
Iridium 192 | 77
192Ir | 73,8 | jour
Or 198 | 198
79Au | 2,69 | jour
Thallium 201 | 201
81Tl | 3,04 | jour
Thallium 208 | 208
81Tl | 3,07 | minute
Plomb 210 | 201
82Pb | 22,3 | an
Plomb 212 | 212
82Pb | 10,64 | heure
Plomb 214 | 214
82Pb | 26,8 | minute
Bismuth 210 | 210
83Bi | 5,01 | jour
Bismuth 212 | 212
83Bi | 60,6 | minute
Bismuth 214 | 214
83Bi | 19,9 | minute
Polonium 210 | 210
84Po | 138 | jour
Polonium 212 | 212
84Po | 0,305 | microseconde
Polonium 214 | 214
84Po | 164 | microseconde
Polonium 216 | 216
84Po | 0,15 | seconde
Polonium 218 | 218
84Po | 3,05 | minute
Radon 220 | 220
86Rn | 55,8 | seconde
Radon 222 | 222
86Rn | 3,82 | jour
Radium 224 | 224
88Ra | 3,627 | jour
Radium 226 | 226
88Ra | 1 600 | an
Radium 228 | 228
88Ra | 5,75 | an
Actinium 228 | 228
29Ac | 6,13 | heure
Thorium 228 | 228
90Th | 1,91 | an
Thorium 230 | 230
90Th | 75 400 | an
Thorium 232 | 232
90Th | 14,1 | milliard d'années
Thorium 234 | 234
90Th | 24,1 | jour
Protactinium 234m | 234m
90Pa | 1,17 | minute
Uranium 234 | 234
92U | 245 500 | an
Uranium 235 | 235
92U | 704 | million d’années
Uranium 238 | 238
92U | 4,47 | milliard d’années
Neptunium 237 | 237
93Np | 2,14 | million d'années
Neptunium 239 | 239
93Np | 2,36 | jour
Plutonium 238 | 238
94Pu | 87,74 | an
Plutonium 239 | 239
94Pu | 24 100 | an
Plutonium 240 | 240
94Pu | 6 561 | an
Plutonium 241 | 241
94Pu | 14,32 | an
Américium 241 | 241
95Am | 432,6 | an
Américium 243 | 243
95Am | 7 370 | an
Curium 244 | 244
96Cm | 18,11 | an
Période radioactive des radioisotopes
(par demi-vie croissante)  | Nom  | Symbole  | Demi-vie / unité

|
|

Polonium 212 | 212
84Po | 0,305 | microseconde
Polonium 214 | 214
84Po | 164 | microseconde
Polonium 216 | 216
84Po | 0,15 | seconde
Azote 16 | 16
7N | 7,13 | seconde
Radon 220 | 220
86Rn | 55,8 | seconde
Protactinium 234m | 234m
90Pa | 1,17 | minute
Oxygène 15 | 15
8O | 2,041 | minute
Polonium 218 | 218
84Po | 3,05 | minute
Thallium 208 | 208
81Tl | 3,07 | minute
Azote 13 | 13
7N | 9,967 | minute
Bismuth 214 | 214
83Bi | 19,9 | minute
Carbone 11 | 11
6C | 20,37 | minute
Plomb 214 | 214
82Pb | 26,8 | minute
Bismuth 212 | 212
83Bi | 1,01 | heure
Fluor 18 | 18
9F | 1,829 | heure
Iode 132 | 132
53I | 2,3 | heure
Technétium 99m | 99m
43Tc | 6 | heure
Actinium 228 | 228
89Ac | 6,13 | heure
Fer 52 | 52
26Fe | 8,26 | heure
Xénon 135 | 135
54Xe | 9,14 | heure
Plomb 212 | 212
82Pb | 10,64 | heure
Iode 123 | 123
53I | 13,2 | heure
Lanthane 140 | 140
57La | 40,2 | heure
Neptunium 239 | 239
93Np | 2,36 | jour
Yttrium 90 | 90
39Y | 2,668 | jour
Or 198 | 198
79Au | 2,69 | jour
Molybdène 99 | 99
42Mo | 2,75 | jour
Indium 111 | 111
49In | 2,805 | jour
Thallium 201 | 201
81Tl | 3,04 | jour
Tellure 132 | 132
52Te | 3,2 | jour
Gallium 67 | 67
31Ga | 3,26 | jour
Radium 224 | 224
88Ra | 3,627 | jour
Rhénium 186 | 186
75Re | 3,7 | jour
Radon 222 | 222
86Rn | 3,82 | jour
Bismuth 210 | 210
83Bi | 5,01 | jour
Xénon 133 | 133
54Xe | 5,244 | jour
Iode 131 | 131
53I | 8,023 | jour
Erbium 169 | 169
68Er | 9,4 | jour
Baryum 140 | 140
56Ba | 12,8 | jour
Phosphore 32 | 32
15P | 14,284 | jour
Thorium 234 | 234
90Th | 24,1 | jour
Chrome 51 | 51
24Cr | 27,7 | jour
Niobium 95 | 95
41Nb | 35 | jour
Ruthénium 103 | 103
44Ru | 39,255 | jour
Fer 59 | 59
26Fe | 44,5 | jour
Béryllium 7 | 7
4Be | 53,22 | jour
Zirconium 95 | 95
40Zr | 64,032 | jour
Cobalt 58 | 58
27Co | 70,83 | jour
Iridium 192 | 192
77Ir | 73,8 | jour
Scandium 46 | 46
21Sc | 83,788 | jour
Soufre 35 | 35
16S | 87,32 | jour
Tantale 182 | 182
73Ta | 114,4 | jour
Polonium 210 | 210
84Po | 138 | jour
Manganèse 54 | 54
25Mn | 312,13 | jour
Ruthénium 106 | 106
44Ru | 372,6 | jour
Thorium 228 | 228
90Th | 1,91 | an
Césium 134 | 134
55Cs | 2,065 | an
Sodium 22 | 22
11Na | 2,603 | an
Cobalt 60 | 60
27Co | 5,271 | an
Radium 228 | 228
88Ra | 5,75 | an
Indium 113 | 113
49In | 103 | mois
Krypton 85 | 85
36Kr | 10,75 | an
Tritium | 3
1T | 12,31 | an
Plutonium 241 | 241
94Pu | 14,32 | an
Curium 244 | 244
96Cm | 18,11 | an
Plomb 210 | 210
82Pb | 22,3 | an
Strontium 90 | 90
38Sr | 28,8 | an
Césium 137 | 137
55Cs | 30,05 | an
Plutonium 238 | 238
94Pu | 87,74 | an
Nickel 63 | 63
28Ni | 98,7 | an
Américium 241 | 241
95Am | 432,6 | an
Radium 226 | 226
88Ra | 1 600 | an
Carbone 14 | 14
6C | 5 700 | an
Plutonium 240 | 240
94Pu | 6 561 | an
Américium 243 | 243
95Am | 7 370 | an
Plutonium 239 | 239
94Pu | 24 100 | an
Thorium 230 | 230
90Th | 75 400 | an
Technétium 99 | 99
43Tc | 211 000 | an
Uranium 234 | 234
92U | 245 500 | an
Neptunium 237 | 237
93Np | 2,14 | million d'années
Césium 135 | 135
55Cs | 2,3 | million d'années
Iode 129 | 129
53I | 16,1 | million d'années
Uranium 235 | 235
92U | 704 | million d’années
Potassium 40 | 40
19K | 1,265 | milliard d'années
Uranium 238 | 238
92U | 4,47 | milliard d’années
Thorium 232 | 232
90Th | 14,1 | milliard d'années
Rubidium 87 | 87
37Rb | 48,8 | milliard d'années

## Notes et références

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### Notes

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1. ↑ Les termes radioisotope et radionucléide sont généralement considérés synonymes (cf. Britannica), bien que l'IUPAC donne deux définitions distinctes, reflétant la différence de sens entre un nucléide et un isotope.

### Références

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1. ↑ IUPAC, « radioisotope » (consulté le 15 juin 2024)
2. ↑ IUPAC, « radionuclide » (consulté le 15 juin 2024)
3. ↑ a et b (en) radioactive isotope sur Encyclopædia Britannica, consulté le 15 juin 2024.
4. ↑ « radioélément », Centre national de ressources textuelles et lexicales
5. ↑ « radio-isotope », Grande Encyclopédie Larousse (consulté le 25 juin 2024)
6. ↑ T.J. Ruth, B.D. Pate, R. Robertson, J.K. Porter, Radionuclide production for the biosciences Review Article International Journal of Radiation Applications and Instrumentation. Part B. Nuclear Medicine and Biology, Volume 16, Issue 4, 1989, Pages 323-336 (lien (article payant))
7. ↑ Demande d'enlèvement des paratonnerres radioactifs. ANDRA
8. ↑ Décret no 2002-460 du 4 avril 2002 relatif à la protection générale des personnes contre les dangers des rayonnements ionisants, publié au JORF du 6 avril 2002.
9. ↑ Philippe Defawe, « 7 millions de détecteurs ioniques de fumée doivent être retirés d'ici 2015 », Le Moniteur, 24 novembre 2008 (lire en ligne).
10. ↑ Arrêté du 5 mai 2009 fixant la composition du dossier et les modalités d'information des consommateurs prévues à l'article R. 1333-5 du code de la santé publique, publié au JORF du 14 mai 2009.
11. ↑ « Radionucléides dans les biens de consommation et de construction », sur Autorité de sûreté nucléaire, 15 mai 2009.
12. ↑ Sophie Verney-Caillat, « Bientôt de la radioactivité dans nos objets de consommation ? », Rue89, 8 janvier 2010 (lire en ligne).
13. ↑ a et b Jim Smith, Nick Beresford, G. George Shaw and Leif Moberg, Radioactivity in terrestrial ecosystems ; Springer Praxis Books, 2005, Chernobyl — Catastrophe and Consequences, p. 81-137 (Introduction)
14. ↑ a b c et d H. R. Velasco, J. J. Ayub, M. Belli and U. Sansone (2006), Interaction matrices as a first step toward a general model of radionuclide cycling: Application to the 137Cs behavior in a grassland ecosystem ; Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry vol. 268, no 3, p. 503-509, DOI: 10.1007/s10967-006-0198-2 résumé
15. ↑ Osburn 1967
16. ↑ Avila et Moberg, 1999
17. ↑ John Dighton, Tatyana Tugay and Nelli Zhdanova, Interactions of Fungi and Radionuclides in Soil ; Soil Biology, 1, Volume 13, Microbiology of Extreme Soils, Soil Biology, 2008, vol. 13, no 3, p. 333-355, DOI: 10.1007/978-3-540-74231-9_16, (Résumé)

## Voir aussi

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Sur les autres projets Wikimedia :

* radioisotope, sur le Wiktionnaire
* radioélément, sur le Wiktionnaire
* radionucléide, sur le Wiktionnaire

### Bibliographie

[modifier | modifier le code]

* Monika Krysta (2006) Modélisation numérique et assimilation de données de la dispersion de radionucléides en champ proche et à échelle continentale, Thèse de doctorat de l’Université Paris XII - Val de Marne ; 2006-09-14 PDF, 196 pages

### Articles connexes

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* Tableau périodique des éléments
* Chaîne de désintégration
* Demi-vie

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1 |  H  |  |  |  He
2 |  Li  |  Be  |  |  B  |  C  |  N  |  O  |  F  |  Ne
3 |  Na  |  Mg  |  |  Al  |  Si  |  P  |  S  |  Cl  |  Ar
4 |  K  |  Ca  |  |  Sc  |  Ti  |  V  |  Cr  |  Mn  |  Fe  |  Co  |  Ni  |  Cu  |  Zn  |  Ga  |  Ge  |  As  |  Se  |  Br  |  Kr
5 |  Rb  |  Sr  |  |  Y  |  Zr  |  Nb  |  Mo  |  Tc  |  Ru  |  Rh  |  Pd  |  Ag  |  Cd  |  In  |  Sn  |  Sb  |  Te  |  I  |  Xe
6 |  Cs  |  Ba  |  |  La  |  Ce  |  Pr  |  Nd  |  Pm  |  Sm  |  Eu  |  Gd  |  Tb  |  Dy  |  Ho  |  Er  |  Tm  |  Yb  |  Lu  |  Hf  |  Ta  |  W  |  Re  |  Os  |  Ir  |  Pt  |  Au  |  Hg  |  Tl  |  Pb  |  Bi  |  Po  |  At  |  Rn
7 |  Fr  |  Ra  |  |  Ac  |  Th  |  Pa  |  U  |  Np  |  Pu  |  Am  |  Cm  |  Bk  |  Cf  |  Es  |  Fm  |  Md  |  No  |  Lr  |  Rf  |  Db  |  Sg  |  Bh  |  Hs  |  Mt  |  Ds  |  Rg  |  Cn  |  Nh  |  Fl  |  Mc  |  Lv  |  Ts  |  Og
8 |  119  |  120  | *  |  |
| *  |  121  |  122  |  123  |  124  |  125  |  126  |  127  |  128  |  129  |  130  |  131  |  132  |  133  |  134  |  135  |  136  |  137  |  138  |  139  |  140  |  141  |  142  |

Métaux alcalins | Métaux alcalino-terreux | Lanthanides | Métaux de transition | Métaux pauvres | Métalloïdes | Non-métaux | Halogènes | Gaz nobles | Éléments non classés

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Actinides
Superactinides

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*[XXe]: 20ᵉ siècle
*[(en)]: Langue : anglais
*[no]: numéro
*[p.]: pages