Plutonium - Définition et Explications

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Aspects médicaux

Radioprotection

Le plutonium répond aux définitions admises de « polluant ». Il fait partie des éléments présentant une « radiotoxicité très élevée ».

Ce métal est normalement absent dans la nature à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) du globe, mais il a été produit et diffusé en quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) significative et encore mesurable dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et la biosphère (La notion de biosphère désigne à la fois un espace et un processus auto-entretenu (jusqu'à ce jour et depuis plus de 3 milliards d'années) sur la planète Terre, et qu'on ne connait que sur cette planète ;...), essentiellement dans les années 1945 à 1970 par les essais et tirs nucléaires (et marginalement avec aussi des retombées plus locales ou régionales lors de la catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la mort et la destruction à grande échelle pour conséquence.) de Tchernobyl).

Tous les isotopes et composés du plutonium (Le plutonium est un métal lourd de symbole chimique Pu et de numéro atomique 94, très dense — approximativement 1,74 fois plus lourd que le plomb...) sont toxiques et radioactifs.

Ce qui le rend dangereux est d'une part sa forte activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) spécifique, et d'autre part l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) de ses émissions alpha (de l'ordre de 5 MeV, à comparer au 0,02 MeV du tritium). Le plutonium est d'autant plus dangereux que sa période radioactive (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la demi-vie est le temps nécessaire pour...) est courte: le Pu 239 est comparativement quatre fois moins radioactif que le Pu 240. Le radio-isotope le plus dangereux est le Pu 241, qui est extrêmement radioactif (mille fois plus que les précédents), est un émetteur β- (donc plus pénétrant que les particules alpha), et présente dans sa chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) radioactive des émetteurs de rayons gamma durs particulièrement dangereux, comme l'américium (L’américium est un élément chimique transuranien de symbole Am et de numéro atomique 95.) 241. Paradoxalement, c'est donc le plutonium dit "de qualité militaire", formé essentiellement de Pu 239, qui est le moins dangereux en termes de radiotoxicité : il est relativement stable, et peut être manipulé avec des gants épais.

Isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le...) Activité spécifique (Curie / g) Activité spécifique (x10^9 Bq / g) Radiotoxicité en ingestion (µSv/Bq) Radiotoxicité en ingestion (Sv/µg) Radiotoxicité "M" en inhalation (µSv/Bq)
Pu 238 17,3 640 4 2,56 78
Pu 239 0,063 2,3 4,2 0,01 80
Pu 240 0,23 8.5 4,2 0,035 80
Pu 241 104 3848 0,056 0,215 0,91

L'isotope le plus dangereux est le Pu 238, utilisé dans des générateurs thermoélectriques à radioisotope : un millionième de gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et du système CGS. L'abréviation du gramme est g.) (microgramme) ingéré et fixé dans l'organisme suffit à délivrer une dose équivalente calculée de quelques sievert. Cependant, cette dose est délivrée sur toute une vie (La vie est le nom donné :), et correspond à un débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) de dose relativement faible (de l'ordre de quelques dizaines de µSv/h) dont les effets sont très mal connus. Les isotopes utilisés dans l'industrie électronucléaire sont dix à cent fois moins radiotoxiques.

On estime qu'une quantité de l'ordre d'une dizaine de milligrammes provoque le décès d'une personne ayant inhalé en une seule fois des oxydes de plutonium.

L'apparition de tumeurs pulmonaires a été mise en évidence chez le chien (Le chien (Canis lupus familiaris) est un mammifère domestique de la famille des canidés, proche du loup et du renard. Autrefois regroupé dans une espèce à part...) et le rat (Le mot « rat » désigne en français, dans le langage vernaculaire certains mammifères rongeurs, le plus souvent du genre Rattus ou au moins de la famille des muridés. Mais...) après inhalation de composés peu solubles tels que les oxydes de plutonium : la relation dose-effet mise en évidence comporte un seuil d'apparition des tumeurs pour une dose au poumon (Le poumon est un organe invaginé permettant d'échanger des gaz vitaux, notamment l'oxygène et le dioxyde de carbone. L'oxygène est nécessaire au...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de 1 Gy. Ce seuil d'apparition des tumeurs correspondrait chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un...) à un dépôt pulmonaire (Les pulmonaires sont des plantes de la famille des Boraginacées appartenant au genre Pulmonaria. Elles doivent leur nom au fait que, selon les Romains, leur racine était censée...) d'environ 200 000 Bq (soit 87 µg) d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde...) de 239Pu.

Toxicocinétique

Le plutonium est un émetteur de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) alpha, type de rayonnement facilement arrêté par les parois fines, y compris par la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.). Cependant, s'il est inhalé ou ingéré, il irradie directement les cellules des organes qui sont en contact avec lui (ou qu'il a pénétré). Il peut alors affecter leur noyau et l'ADN et provoquer des cancers. Son activité interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée...) est d'autant plus dangereuse qu'une part importante du plutonium absorbé par l'organisme s’y fixe durablement ; sa demi-vie (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la demi-vie est le temps...) biologique est estimée être de 200 ans. À cause de ses caractéristiques et nombreux isotopes, il faudrait distinguer la toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à provoquer des effets néfastes et mauvais...) de court, moyen et long terme, et les cas d'exposition externe et interne.

En cas d'ingestion par un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) sain, seul environ 0,05 % est absorbé par le tube digestif.
Le plutonium franchit mal la barrière cutanée (si la peau est en bon état).
Par contre, une part importante du plutonium inhalé passe des poumons au sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est...) qui le diffuse vers d'autres organes, plus ou moins vite et bien selon la taille des particules, et selon la nature et la solubilité du composé. Chez l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances...) de laboratoire exposé à des taux élevés de plutonium, les tissus cibles ont été les poumons, les ganglions lymphatiques, le foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie supérieure du creux...) et les os (avec réduction de la durée de vie, cancers et pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance (πάθος pathos), et désigne dans une acception...) pulmonaires).

On estime que chez l'Homme, 10 % du plutonium qui a franchi la barrière intestinale ou pulmonaire quitte le corps (via l'urine (L'urine est un liquide biologique composé des déchets de l'organisme. L'urine est secrétée par les reins par filtration du sang, puis...), et les excréments). Le reste après passage dans le sang se fixe pour moitié dans le foie et pour moitié dans le squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la base de l'evolution des vertébrés. Celui...), où il demeure très longtemps et pour partie à vie (Le DOE américain estime que la demi-vie dans l'organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est généralement...) est respectivement de 20 et 50 ans pour le foie et l'os, selon des modèles simplifiés ne tenant pas compte de redistributions intermédiaires (en cas de fracture (En traumatologie, le terme de fracture désigne par définition une solution de continuité osseuse ("rupture" des os).) et/ou de ménopause (La ménopause, du grec méno, règles et pause, arrêt, appelée aussi âge climatérique, est l'arrêt des règles. Lors de la ménopause la femme ne...) (cf. décalcification) et lors du recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le composent. L'un des exemples qui illustre ce procédé est...) normal de l'os, etc). Le DOE précise que le taux accumulé dans le foie et le squelette dépend aussi de l'âge de l'individu (l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le...) dans le foie augmente avec l'âge), et qu'en fait, le plutonium se fixe d'abord sur la surface corticale et trabéculaire des os avant d'être lentement redistribué dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) minéral osseux.

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