Activité radioactive et becquerel
L’activité radioactive mesure la fréquence moyenne des désintégrations dans un échantillon. Son unité SI est le becquerel : 1 Bq = 1 désintégration par seconde. Elle ne mesure ni l’énergie de chaque désintégration ni, à elle seule, un effet biologique.
L’activité est un taux de décroissance
A = −dN/dt = λN
N est le nombre de noyaux radioactifs présents et λ la constante de décroissance du radionucléide. À isotope fixé, davantage de noyaux signifie davantage de désintégrations attendues par seconde.
L’activité elle-même fluctue statistiquement sur de courts intervalles ; A décrit une valeur moyenne pour une population radioactive.
Le becquerel ne mesure pas une énergie
Deux sources ayant la même activité peuvent émettre des particules ou photons d’énergies très différentes. Elles peuvent aussi avoir des géométries, voies d’exposition et types de rayonnement différents.
Le becquerel répond donc à la question « combien de désintégrations par seconde ? », pas à « combien d’énergie est déposée ? ». D’autres grandeurs sont nécessaires pour décrire énergie absorbée et effets radiologiques.
Le taux de comptage d’un détecteur n’est pas l’activité de la source
Un détecteur ne couvre qu’une partie de l’espace autour de la source et son efficacité dépend du rayonnement et de son énergie. Une partie du rayonnement peut aussi être absorbée avant d’atteindre le détecteur.
Pour déduire une activité à partir des comptes, il faut donc connaître ou étalonner l’efficacité globale et corriger le bruit de fond.
Activité, demi-vie et quantité sont liées
λ = ln 2 / T1/2
À nombre N identique, un radionucléide à demi-vie courte possède une constante λ plus grande et donc une activité plus élevée. Inversement, une longue demi-vie signifie une plus petite probabilité de décroissance par unité de temps.
Comme N diminue avec le temps, l’activité d’un échantillon isolé diminue elle aussi selon la même loi exponentielle.
Calculer A = λN
Entrez le nombre de noyaux radioactifs et la constante de décroissance.
Exercices résolus
1. Convertir en becquerels
Une source subit en moyenne 2500 désintégrations par seconde. Quelle est son activité ?
Solution
Par définition, l’activité vaut 2500 Bq.
2. Utiliser A = λN
Un échantillon contient 2,0 × 10⁸ noyaux d’un radionucléide de λ = 5,0 × 10⁻⁵ s⁻¹. Calculer A.
Solution
A = λN = 5,0 × 10⁻⁵ × 2,0 × 10⁸ = 1,0 × 10⁴ Bq.
3. Même N, demi-vies différentes
À nombre de noyaux égal, lequel des deux radionucléides a l’activité la plus forte : celui dont la demi-vie est courte ou longue ?
Solution
Celui à demi-vie courte, car λ = ln 2/T½ est plus grand.