Quelles sont les différentes unités pour mesurer la radioactivité ? - SFEN

Quelles sont les différentes unités pour mesurer la radioactivité ?

Publié le 3 octobre 2020 - Mis à jour le 23 avril 2021
Physique
Santé
Synthèse

La radioactivité est un phénomène quantifiable, qu’il s’agisse de l’activité d’une source radioactive, de la quantité d’énergie reçue par l’objet irradié exprimée en termes de dose ou de l’exposition de l’organisme aux rayonnements exprimé en équivalent de dose. Ces rayonnements vont modifier les atomes qu’ils rencontrent, les transformant en « ions » chargés électroniquement, qui vont eux-mêmes perturber les molécules et les cellules auxquelles ils appartiennent. C’est pourquoi ces rayonnements sont dits ionisants.

Pour mesurer la radioactivité et ses effets, trois unités sont utilisées pour évaluer trois types de grandeurs : la cadence des désintégrations, l’énergie radioactive absorbée et ses effets biologiques.

Mesure de l’activité : le becquerel
Le nombre de désintégrations d’une source radioactive constitue l’activité de cette source. Elle est mesurée en becquerel (Bq), unité correspondant à une désintégration par seconde.
Par exemple, un sol granitique a une activité d’environ 8 000 Bq/kg et le corps humain est lui-même une source radioactive dont l’activité est de l’ordre de 8 000 à 10 000 Bq.
A noter que l’activité radioactive d’une substance est souvent rapportée à :

  • un volume : Bq/l ou Bq/m3
  • une masse : Bq/kg
  • une surface : en Bq/m2

Le becquerel a remplacé l’ancienne unité, le curie (Ci), qui avait été définie en 1914 comme étant l’activité de 1 g de radium, soit 37 milliards de becquerels.
Activité de quelques éléments naturels (ordre de grandeur)
Poisson – 100 Bq/kg
Lait – 80 Bq/l
Eau de mer – de 10 à 15 Bq/l
Sol sédimentaire – 400 Bq/kg
Sol granitique – 8 000 Bq/kg
Corps humain – de 8 000 à 10 000 Bq
1 g de radium – 37 000 000 000 Bq

Mesure de la dose absorbée : le gray
Les rayonnements ionisants agissent sur la matière vivante par l’intermédiaire de l’énergie qu’ils lui cèdent. On appelle dose absorbée (D) l’énergie communiquée à la matière par unité de masse de matière ou de tissus vivant.
Son unité est le gray (Gy), du nom du physicien anglais Stephen Gray qui correspond à une dose absorbée de 1 joule par kg de matière. Le gray a remplacé l’ancienne unité, le rad (Rd), qui valait un centième de gray.

Mesure de l’équivalent de dose : le sievert
La dose absorbée ne suffit pas, à elle seule, à rendre compte de l’effet biologique, car, à dose absorbée égale, les effets varient suivant la nature du rayonnement ionisant reçu (alpha, bêta, gamma ou neutrons). Il a donc été indispensable de créer une unité biologique d’équivalence de dose (H), qui permet de comparer l’effet d’une même dose absorbée délivrée par des rayonnements ionisants de nature différente, en introduisant un facteur de pondération radiologique. Ce facteur est de 1 pour les rayons bêta et gamma, de 20 pour les rayons alpha et de 3 à 10 pour les neutrons.
Cet équivalent de dose, ou dose équivalente, est obtenu en multipliant la dose absorbée par ce facteur de pondération encore appelé facteur de qualité. Il est exprimé en sievert (Sv).
Le sievert a remplacé le rem qui valait un centième de sievert.

L’exposition moyenne annuelle due à la radioactivité naturelle en France correspond à un équivalent de dose d’environ 2,6 millisievert (mSv) par individu. Elle varie en fonction de la nature géologique du lieu considéré.

C’est ainsi qu’elle est de l’ordre de 1 mSv en région parisienne, alors qu’elle peut atteindre 7 mSv en Bretagne ou en Limousin. Elle peut même dépasser 40, voire 80 mSv dans certaines régions du globe, comme au Brésil ou en Inde.
Une grande partie de la radioactivité naturelle à laquelle sont exposés les habitants des régions granitiques est due à la présence de radon. Le radon est un gaz naturellement radioactif, chimiquement neutre, qui résulte de la désintégration de l’uranium et du thorium présents dans certains sols.
Un autre paramètre, le facteur de pondération tissulaire, intervient pour tenir compte de la nature du tissu ou de l’organe localement exposé. Cette exposition débouche sur la notion de dose efficace. La limite de 1 mSv/an pour l’exposition des personnes publics est relative à la dose efficace.