Un personnage en légo avec le logo radioactif.
La radioactivité est une chose qui fait peur. Trop peur pour ce que c’est, à mon avis : comme tout, c’est la dose qui fait le poison. Il y a un grand nombre de cas où la radioactivité ou les rayonnements sont utilisés à des fins utiles. Cet article est là pour en lister une partie.

En dehors de l’énergie nucléaire et des armes atomiques, on trouve des produits radioactifs dans plein d’autres endroits, pour divers usages positifs.

La vaisselle ouraline

Loin est le temps où l’on vendait du chocolat ou des carafes d’eau au thorium, ou des vêtements et crèmes pour la peau au radium (pour briller en société, je suppose) : la nocivité de la radioactivité a depuis été prouvée et ces produits sont fort heureusement retirés de la vente.

Il subsiste encore la vaisselle à l’uranium : les verres « ouraline ». Il s’agit d’un verre contenant des ions diuranate, contenant de l’uranium, et donnant au verre une teinte jaune-verte très particulière. Ce n’est pas tout : placé sous la lumière noire, les ion diuranate sont fluorescents : ils brillent d’un fort éclat sous les UV :

De la vaisselle en ouraline, fluorescent sous lumière UV.
(image)

Si tout le monde n’a pas de lumière noire chez lui, l’ouraline réagit également aux UV présents dans la lumière du Soleil : un verre ou un plat en ouraline brille d’un éclat magnifique au soleil, bien plus qu’un simple verre teinté en jaune. Cette propriété est connue depuis des siècles et reste (très minoritairement) utilisée aujourd’hui : il existe encore quelques fabricants, même si cette vaisselle d’une autre époque reste surtout trouvée sur les brocantes.

L’uranium dans le verre n’est que peu radioactif et les quantités utilisées restent faibles (l’uranium en soi n’est que peu radioactif : son temps de demi-vie est de l’ordre de l’âge de la Terre), et le verre lui-même suffit généralement à stopper une partie des émissions. Il reste cependant toxique : tailler de l’ouraline est une activité peu recommandée. Si vous avez une telle vaisselle, il est également recommandé de ne plus l’utiliser et la remplacer.

Les bananes et le sel de potassium

Les bananes sont des fruits riches en potassium, comme le chocolat noir. Le sel de régime (où le sodium est remplacé par du potassium) est également riche en potassium.

Pourquoi parler de ça ? Tout simplement car tout le potassium n’est pas stable : environ 0,01 % des atomes de potassium sont radioactifs (avec une demi-vie d’environ 1,25 milliard d’années). Ça ne semble pas énorme, mais ça représente toujours des trillions d’atomes radioactifs par pincé de sel ou par banane.

Bien-sûr, ce niveau de radioactivité est faible et ne présente pas de danger (il est à peine détectable). Le vivant s’est adapté à ça et les cellules présentent des mécanismes de réparation de l’ADN pour palier ses effets.

Néanmoins la radioactivité du sel de régime existe et qu’elle peut être détectée avec un compter Geiger-Müller un peu sensible sur une exposition un peu longue… de même que la radioactivité du corps humain, là aussi due au potassium présent dans le corps.

Le granite

Le granite est une roche magmatique provenant du manteau terrestre. Il est naturellement « riche » (tout est relatif) en éléments comme l’uranium et le thorium, tous les deux radioactifs.
Même si ces deux métaux présentent les mêmes risques pour la santé que les métaux lourds, tant qu’ils sont dans la roche, ils ne présentent aucun danger : ce n’est que quand ils sont ingérés qu’ils deviennent dangereux.

Le problème des produits radioactifs, c’est qu’ils transmutent : l’uranium se transforme et l’un des descendants de la chaîne de désintégration radioactive de l’uranium (et du thorium aussi) est le radon. Ce dernier est un gaz. Généralement, il remonte à la surface passe dans l’air et c’est là qu’il devient dangereux.

Certaines régions de France sont ainsi surveillées. En particulier, si vous avez une cave creusée dans la roche granitique, il devient assez important de la ventiler convenablement.

Les détecteurs de fumée

Aujourd’hui les détecteurs de fumée fonctionnent à base de LED. Il n’en a pas toujours été ainsi et les anciens modèles (désormais interdits !) embarquaient quelques nanogrammes d’américium 241, un matériau dix millions de fois plus radioactif que l’uranium !

Ce matériau servait à produire des particules alpha lors de sa désintégration radioactive. En cas de fumée, ces particules étaient bloquées, n’arrivaient plus à la cellule de détection et l’alarme se détectait. Je vous laisse lire en détail mon article sur les détecteurs de fumée… et vérifier que votre détecteur de fumée fonctionne à LED ou non (il devrait si vous l’avez acheté après 2002 et en France).

Bien-sûr, la quantité d’américium 241 était minuscules et ne présentaient pas de risques directs (sauf si vous le mangiez, mais ce n’est pas recommandé à la base). Quoi qu’il en soit, aujourd’hui on utilise une technologie à base de LED pour les détecteurs de fumée, mais l’ASN (Autorité de sûreté nucléaire) estime encore à environ 7 000 000 les détecteurs de fumées radioactifs en usage en France.

Les pacemakers

On serait en droit de se demander si mettre de la radioactivité dans un objet aussi vital qu’un pacemaker semble normal, pourtant ce fut bel et bien le cas : les pacemaker doivent fonctionner de façon ininterrompue durant des années, voire des décennies. Un des défis est alors de trouver une source d’énergie capable de délivrer de l’électricité aussi longtemps.

Durant longtemps, ce rôle était rempli par une source au plutonium : le plutonium est si radioactif qu’il chauffe sous sa propre radioactivité. Cette chaleur est captée par un module Peltier pour la transformer en électricité. Ce système permettait de fonctionner régulièrement durant 20 ans :

Du plutonium chauffé au rouge.
Du plutonium rougeoyant sous sa propre chaleur (image)

Là aussi, l’usage de pacemaker au plutonium n’est plus d’actualité et aujourd’hui on préfère (à raison) utiliser des piles au lithium, aussi performantes sans problème de radioactivité.

Cette méthode — utiliser un échantillon de plutonium recouverte de thermocouples à effet Peltier — est toujours utilisée dans l’espace : certaines sondes spatiales les utilisent à la place de panneaux solaires, quand la sonde est emmenée à voyager aux confins du système solaire, loin du Soleil.

Les tubes au tritium

un tube au tritium
Un porte clé comportant un tube au tritium ([image|image)

Toujours plus étonnant, on trouve des sources lumineuses (généralement vertes) qui fonctionnent sans batterie ni aucune source externe et qui pourtant éclairent durant des dizaines années. Ce type d’éclairage constant et très étendue dans le temps est utile par exemple pour les signes « sortie de secours ». Ces signes doivent pouvoir fonctionnent également (et surtout) en cas de coupure de courant, donc sur une source d’énergie isolée.

Aujourd’hui, ces signes fonctionnent avec des piles rechargeables, mais à l’origine on utilisait des tubes fluorescents au tritium gazeux (tubes GTLS).

Le tritium est un isotope de l’hydrogène, naturellement présent dans l’univers et aussi sur Terre (dans l’eau). Cet isotope est instable et il se désintègre avec une demi-vie d’environ 12 ans. Les tubes au tritium utilisent l’électron émis lors de la désintégration pour exciter une peinture fluorescente et produire de la lumière.

Des portes clés utilisent ce système : une minuscule quantité de tritium est emprisonnée dans un tube transparent sur le porte-clé et ce dernier brille de façon continue dans l’obscurité durant des années.
On peut les trouver un peu partout en ligne, mais ils sont interdits dans certains pays, y compris en France.

Les fours à micro-ondes

Vue en coupe d’un magnétron.
Vue en coupe d’un magnétron. La cathode centrale (au thorium) n’est pas visible. (image - source)

Le fonctionnement du four à micro-ondes (envoyer des ondes électromagnétiques sur la nourriture pour la réchauffer) n’implique en aucun cas d’utiliser de matériau radioactif.

En revanche, le magnétron qui produit les micro-ondes au sein de votre four contient un filament en alliage tungstène-thorium (aux proportions 99 %/1 %). Ce thorium est radioactif. Il est utilisé ici car il est facilement ionisable, mais sa radioactivité n’est que sans intérêt ici.

Bien que le thorium soit un combustible nucléaire (pour les centrales à sels fondus au thorium), sa présence dans votre cuisine est sans risque… du moins tant que vous ne mangiez pas le magnétron préalablement extrait du four et réduit en poudre.

Les baguettes de soudure

Pour la soudure à arc sont utilisées des baguettes de soudure, généralement en tungstène : ce métal résiste très bien à la chaleur (ne fond pas avant 3 400 °C). Vu qu’on fait passer un fort courant dans les baguettes pour les chauffer et produire un arc électrique, il est primordial que cet arc électrique soit stable.

Pour cette raison est ajouté du thorium, sous la forme de dioxyde de thorium, dans le tungstène. La teneur en matériel radioactif va de 1 à 4 %, mais reste globalement à 2 %, pour une activité radioactive d’environ 140 becquerels par gramme (soit environ 3 000 becquerels, et donc de désintégrations par seconde, pour une électrode d’une vingtaine de gramme).

Les montres au radium

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Une montre antique (source)

Un classique : à l’époque où la radioactivité était encore une nouveauté sans dangers et qu’on en mettait partout, une des applications fut d’exploiter les radiations. L’un des éléments radioactif en vogue (et le premier à être découvert par Marie Curie) était le radium.

Il était par exemple utilisé dans des peintures phosphorescentes sur les aiguilles des montres de poche : les radiations excitaient les pigments phosphorescents qui luisaient dans la nuit (le même principe que les tubes au tritium ci-dessus).
Depuis, la peinture phosphorescente sans radium a été mise au point, mais certaines de ces montres existent encore et sont encore faiblement radioactives.

Pour mesurer le remplissage des canettes

Dans l’industrie agroalimentaire, quand il s’agit de remplir les pots ou les boîtes de conserve, on n’utilise pas un verre doseur, mais plutôt un système optique qui détecte le niveau de remplissage. Un système optique est possible pour les pots en verre ou en plastique transparent, mais pour les pots et canettes ?

Dans le cas où les récipients ne sont pas transparents, il est utilisé des rayonnements qui traversent le métal : des rayonnements issues de la radioactivité d’isotopes du krypton, césium, américium, cobalt ou encore prométhéum ! Dans le cas d’une canette, le rayonnement traverse la cannette vide mais une fois qu’elle est remplie au bon niveau, le rayonnement est bloqué, le remplissage s’arrête et la canette est scellée.

Le même système est utilisé pour constituer des ramettes de feuilles d’exactement 500 feuilles, ou pour mesurer le taux de particules dans l’air : plus il y a de particules, plus le rayonnement est absorbé.

Dans tous les cas, ce rayonnement ne reste pas dans la nourriture (ou le produit) et cette méthode ne produit pas de risques pour les consommateurs.

Dans la sécurité

Si les détecteurs dans les aéroports utilisent du rayonnement X pour s’en servir comme lors d’une radiographie, certains autres dispositifs — les dispositifs à spectrométrie de mobilité ionique, ou IMS – utilisent des sources radioactives. Ce sont des spectromètres portables, c’est-à-dire qu’ils permettent d’analyser une substance quelconque et d’en donner la composition.

Le principe de fonctionnement est le suivant : on place un échantillon à analyser dans l’appareil. L’échantillon est chauffé et se vaporise. Le gaz est ensuite soumis à un rayonnement ionisant : les molécules sont ionisées et donc chargées électriquement. On les fait ensuite passer dans un champ électrique ce qui va accélérer les ions en direction d’un détecteur. Le détecteur permet de mesurer le temps, la vitesse d’impact, la masse des molécules et d’en déduire (d’après une base de données) la nature de l’échantillon.
Les appareils IMS utilisées par la police permettent ainsi d’identifier une quarantaine de substances, comme des drogues ou des explosifs, de façon instantanée.

Dans l’appareil, l’ionisation est réalisée par un isotope radioactif artificiel de nickel : le 63Ni.

Dans les lampes de camping au gaz

Une lampe de camping au gaz.
Une lanterne de camping au gaz. La lumière blanche, très éclairante, provient d’un manchon de tissu incandescent (image).

Les lampes de camping fonctionnent au gaz et tirent la lumière d’une flamme. Or, une flamme de gaz brûle avec une lumière bleue pas vraiment lumineuse (comme celle de votre gazinière). Les lampes de camping possèdent donc une sorte de toile pour recouvrir le brûleur, appelé manchon à incandescence (ou manchon Auer).

Une fois le gaz allumé, le tissu fin du manchon chauffe, rayonne et éclaire. La fine toile du manchon lui permet déjà d’émettre un important rayonnement, mais ce n’est pas tout.

Jusque dans les années 1990, il était courant que ces manchons soient imprégnés d’oxyde de thorium 232, un élément radioactif (et aussi d’oxyde de cérium, non-radioactif). Ces éléments sont là, car ils émettent fortement dans la lumière visible quand ils sont chauffés, permettant d’augmenter encore la luminosité des lampes.

Bien que le thorium soit radioactif, les manchons à incandescence n’en comportent pas assez pour constituer un danger direct. Le souci provient seulement de leur fragilité (une fois consumés, ils s’effritent et les poussières peuvent être respirées ou accidentellement ingérés).
Depuis 2002, les manchons à incandescence vendus en France ne doivent plus contenir de matériau radioactif. Néanmoins, il n’est pas rare que certains campings, particuliers, brocantes ou autre disposent encore de lampes dont le manchon contient du thorium, et aujourd’hui encore, la mention « sans thorium » peut figurer sur les emballages.

Dans les phares xénon des voitures

Les phares des voitures sont de plus en plus des lampes à décharge, généralement au xénon ou à l’argon. Ces lampes sont plus efficaces que les lampes fluorescentes ou les ampoules à incandescentes. Leur principe est d’envoyer une haute tension dans un filament plongé dans un gaz (le xénon / argon). La haute tension ionise le xénon ce qui le rend conducteur : le courant peut donc traverser la lampe en passant par le gaz.
Le gaz, excité, se désexcite en libérant un photon de lumière : c’est comme ça que ces phares produisent de la lumière et éclairent.

Pour faciliter le passage du courant et allumer les phares plus rapidement lorsqu’on met le contact, le gaz est maintenu à un état d’ionisation très faible, mais constante à l’aide de matériel radioactif. Dans les phares des voitures, à l’argon et au xénon est parfois ajouté un isotope instable de krypton : le krypton 85. Dans d’autres lampes, on incorpore du thorium dans les électrodes, le filament.

Les rayonnements émis par ces éléments ionisent légèrement le gaz des lampes, qui est alors suffisamment conducteur pour créer l’arc de départ. Une fois allumé, l’arc électrique se maintient tant que le courant circule.

Sur les paratonnerres

Un paratonnerre est un dispositif qui est censé attirer les éclairs et les conduire dans le sol, de manière contrôlée : ceci évite qu’un éclair tape dans un arbre, une maison ou sur tout autre structure susceptible de causer des dommages :

Un éclair frappe le sommet de la Tour Eiffel.
Photo d’un éclair frappant la Tour Eiffel lors d’un orage. (photo de Bertrand Kulik, publiée avec son accord.)

Un paratonnerre est toujours en métal et placé en hauteur et termine en pointe, pour justement tirer parti de l’effet de pointe : un phénomène où les électrons qui s’accumulent dans la pointe d’un fil conducteur finissent par être éjectés par répulsion électrique des autres électrons. Les électrons éjectés ionisent l’air, ce qui le rend conducteur et ça aide à attirer l’éclair.

Jusqu’en 1987, les paratonnerres étaient également équipés de pastilles au radium 226 et à l’américium 241 : deux matériaux très fortement radioactifs, sous produits de l’industrie nucléaire. Leur rôle était que les rayonnements qu’ils émettent favorisent l’ionisation de l’air, toujours dans le but d’attirer un impact de foudre à cet endroit (le même phénomène que dans les phares de voiture, ci-dessus).

Aujourd’hui, il reste encore 40 000 paratonnerres radioactifs qui sont installés en France, malgré leur interdiction et leur danger (leur radioactivité se chiffre en mégabecquerels, voire centaines de mégabecquerels).

Sur certains carreaux de cuisine

L’industrie nucléaire civile n’utilise que l’uranium enrichi (en uranium 235) et considère l’uranium appauvri comme un déchet. Une façon de rentabiliser ce déchet a longtemps été de le vendre à des entreprises qui l’ont alors utilisé pour différentes applications, en particulier des pigments colorés pour des peintures.
On retrouve ces peintures généralement ocre-rouge sur des bijoux, mais aussi des surfaces peintes (tableaux) ou des carreaux émaillées (dans les cuisines, les salles de bain ou sur les tables, les meubles).

La vente et l’incorporation de radio-éléments dans des produits de consommation est interdite (sauf dérogation) depuis 2002, en France, mais là encore, on peut encore trouver assez facilement des particuliers et des antiquaires.

Sur les poteaux des lignes électriques

La téléphonie fixe passe par le réseau téléphonique fixe, sur un circuit électrique propre et déconnecté du réseau EDF (on peut l’utiliser même en cas de coupure de courant). Ce réseau est sujet aux orages et aux surcharges de tension. Aussi, Orange (ex-France Télécom) a installé des parasurtenseurs partout sur les lignes.

Ces dispositifs permettent de détecter une surcharge de tension et canaliser cette surcharge là où il ne risque pas d’endommager le circuit (vers le sol par exemple). Le fonctionnement est le contraire d’un fusible : ce dernier se laisse toujours traverser par le courant, mais en cas de surcharge, il fond et coupe le circuit. Le parasurtenseur (aussi appelé « parafoudre »), lui, bloque le passage du courant (qui passe alors dans le circuit « utile ») sauf en cas de haute tension : dans ce cas, il devient passant et le circuit est court-circuité, protégeant l’installation électrique.

Les vieux parasurtenseurs utilisaient des tubes de gaz contenant un élément radioactif, destiné à maintenir un faible état d’ionisation et donc un faible niveau de conductivité dans le gaz (qui assure l’amorçage d’un arc en cas de surtension). Les éléments radioactifs variaient : radium 226, radon 222 (un gaz) ou encore du tritium (un gaz également).

Ces technologies sont aujourd’hui remplacées par d’autres systèmes (lampes à décharges, circuits électroniques…) mais l’ASN estime qu’il existe encore 700 000 à 1 000 000 de ces parasurtenseurs radioactifs sur le territoire.

La présence de ces dispositifs ne devrait pas être dangereuse, même s’ils sont capables d’affoler n’importe quel compteur Geiger ou contaminomètre. Ces parasurtenseurs France Télécom datent des années 1970 et sont donc usés, détruits ou parfois ouverts, laissant fuiter de la matière radioactive un peu partout, y compris près des habitations.

La Criirad (Commission de recherche et d’information indépendantes sur la radioactivité) a mis en ligne une série de vidéos où ils démontrent la radioactivité d’un parasurtenseur d’Orange et c’est assez impressionnant (surtout que je suis certains d’avoir déjà vu ces boîtiers, et je pense que vous aussi le reconnaîtrez).

Pour conclure

En conclusion, on voit tout de suite que des éléments radioactifs et la radioactivité se retrouvent un peu partout autour de nous, et c’est bien normal : la nature est radioactive aussi et nous utilisons ce que la nature nous offre. Parfois même, des dispositifs intrinsèquement radioactifs permettent de sauver des vies : les détecteurs de fumées, par exemple, ou de protéger des installations (évitant des incendies, par exemple), comme les paratonnerres et les parasurtenseurs.

On note également que le caractère radioactif des matériaux employés n’est pas toujours utile : dans les fours à micro-onde ou les manchons de lanterne au gaz, on utilise le thorium pour ses propriétés chimiques au sein du matériau. Dans d’autres objets, c’est au contraire le côté radioactif qui est mis à profit.

Néanmoins, il faut garder en tête que la plupart des technologies présentées ici sont aujourd’hui obsolètes et on sait faire mieux sans radioactivité. Les anciens dispositifs s’usant peuvent alors fuiter du matériel radioactif dans la nature ce qui peut présenter un risque pour les personnes, en particulier les professionnels, plus exposés. Ils sont peu à peu retirés de la circulation et on peut espérer qu’un jour on ne trouve plus de ces objets ailleurs que dans des musées, et nettoyés de leur danger radioactif.

Références

image d’en-tête de awee_19

4 commentaires

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Bill2 wrote:

Superbe article !

ÉDIT de Timo : merci pour les fautes relevées (ainsi qu’à Soda, dont le commentaire me remontait également une faute) !

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Trashy_Spartan wrote:

Billet très intéressant pour avoir une vue globale de la radioactivité qui nous entoure.

J'ai cependant un petit commentaire concernant le procédé de soudage TIG. Ce qu'on appelle couramment le tungstène, c'est la pointe dans la torche qui est l'électrode qui sert à amorcer et maintenir l'arc. La baguette, qui sert à l'apport de métal, est tenue dans l'autre main et c'est elle qui est consommée lors de la soudure. (ex: main gauche : baguette acier 1.6mm, main droite : torche TIG). Au passage, l'apport de métal n'est pas obligatoire lors d'une soudure TIG sur faible épaisseur.

Le tungstène, lui, n'est pas consommé lors de la soudure mais peut être détérioré par le phénomène d'électromigration (tungstène : électrode négative et pièce à souder : électrode positive, courant continu donc les électrons vont du tungstène à la pièce) ou lors d'un contact avec le bain de soudure. Il faut donc aller retailler le tungstène en pointe, chose qui se fait à la meuleuse en général. Et ce sont les poussières dû au meulage de l'électrode au thorium qui posaient problème.

Mais ces électrodes sont soit interdites soit plus du tout utilisées. Pour les reconnaitre au cas où elles seraient encore dans des inventaires, elles ont un liseré rouge. Celles qu'on utilise à la place aujourd'hui ont un liseré bleu pour celles au lanthane, il y a aussi les vertes pour les électrodes pures dédiés au soudage de l'alu en AC et puis d'autres couleurs qui sont moins communes.

Tout ce que je viens de dire n'est valable que pour le TIG, les autres procédés de soudure à l'arc (enrobés et MIG/MAG) fonctionnent complètement différemment.


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