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⚛️ Physique moderne : quantique et nucléaireTerminale (voie techno)

☢️ Radioprotection : temps, distance et écran

Face à une source radioactive, pas besoin de super-pouvoirs : trois réflexes suffisent. Reculer, se cacher derrière un mur bien épais et ne pas traîner ! Joue avec la distance, l'écran et le temps, et regarde si ton travailleur reçoit plus ou moins qu'une radio des dents.

🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.

Ce que tu vois

  • Quand le travailleur recule, le débit de dose chute très vite : à 2 m il est divisé par 4, à 3 m par 9. Les mêmes rayons se répartissent sur une surface de plus en plus grande (encart).
  • Dans l'écran, chaque photon peut être arrêté : les petits éclairs blancs montrent ceux qui sont absorbés. Avec une épaisseur de demi-atténuation, la moitié passe ; avec deux, un quart ; avec trois, un huitième.
  • Le plomb arrête les rayons gamma bien mieux que le béton ou l'eau : pour les rayons du cobalt 60, il faut environ 1,2 cm de plomb, 6 cm de béton ou 11 cm d'eau pour diviser le débit par 2.
  • La dose reçue est proportionnelle au temps passé : deux fois plus de temps, deux fois plus de dose. Le classement la compare aux doses de la vie courante.
  • Les rayons du césium 137, moins énergétiques que ceux du cobalt 60, sont plus faciles à arrêter : leurs épaisseurs de demi-atténuation sont plus petites.

Expériences à faire

  • Par combien le débit est-il divisé quand on passe de 1 m à 3 m ? Et de 1 m à 10 m ?
  • Quelle épaisseur de plomb divise le débit par 8 ? Quelle épaisseur de béton fait la même chose ?
  • Combien de temps peut-on rester à 2 m d'une source de 3 GBq de cobalt 60 en recevant moins qu'une radio du thorax ?
  • Est-il plus efficace de reculer de 1 m à 2 m, ou d'ajouter 1,2 cm de plomb ?
  • Avec « ✏️ Mon matériau », invente un écran qui divise le débit par 1 000 avec seulement 5 cm : quelle doit être son épaisseur de demi-atténuation ?

La physique derrière l'animation

  • La dose efficace D, en sievert (Sv), mesure l'effet des rayonnements sur le corps ; on utilise le millisievert (1 mSv = 10−3 Sv) et le microsievert (1 µSv = 10−6 Sv). Le débit de dose Ḋ s'exprime en mSv/h ou en µSv/h.
  • Temps : la dose reçue est proportionnelle à la durée d'exposition : D = Ḋ × t.
  • Distance : pour une petite source, le débit est inversement proportionnel au carré de la distance : Ḋ = Ḋ1 × (1 m / d)², où Ḋ1 = Γ × A est le débit à 1 m (A : activité de la source, en becquerels ; ici en GBq).
  • Écran : une épaisseur de demi-atténuation x½ divise le débit par 2 ; n épaisseurs le divisent par 2n : Ḋécran = Ḋ × (½)x / x½. Pour les rayons du cobalt 60 : x½ ≈ 1,2 cm de plomb, 2,1 cm d'acier, 6,2 cm de béton, 11 cm d'eau.
  • Ordres de grandeur (en mSv) : radio des dents ≈ 0,005 ; radio du thorax ≈ 0,02 ; vol Paris – New York ≈ 0,04 ; radioactivité naturelle en France ≈ 3 par an ; scanner de l'abdomen ≈ 10. Limites : 1 mSv par an pour le public, 20 mSv par an pour un travailleur exposé. Valeurs typiques arrondies ; source ponctuelle, rayonnement diffusé négligé, épaisseur de l'écran dessinée hors échelle.

Et maintenant, on passe aux choses sérieuses ? 😉

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