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Dans quelle mesure les effets à long terme des rayonnements nucléaires sont-ils bien compris ?


Parfois, lorsque les gens sont préoccupés par les rayonnements, ce n'est pas parce qu'ils sont précisément quantifiés à quel point ils sont dangereux, mais parce que nous ne savons pas à quel point ils sont dangereux.

Dans quelle mesure les effets à long terme des rayonnements nucléaires, par exemple sur le cancer, sont-ils bien compris ? (Par opposition aux effets à court terme tels que le mal des rayons aigu, qui est facile à quantifier)

Je suppose que cela peut être recherché à partir d'une approche épidémiologique (Wikipédia mentionne une étude épidémiologique sur les bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki, par exemple), et également à partir d'une approche expérimentale.

De plus, les effets des rayonnements sont-ils faciles à comprendre ou difficiles ? Mon hypothèse est que quelque chose de physique, comme la radioactivité, serait plus facile à comprendre que les effets de choses plus compliquées, comme les produits chimiques organiques compliqués ou l'obésité.


Les trois principaux incidents nucléaires auxquels je peux penser sont les attaques à la bombe atomique japonaise, la catastrophe de Tchernobyl et la catastrophe de Fukushima. Bien sûr, d'autres incidents nucléaires se sont produits, mais donnent généralement des doses beaucoup plus élevées à beaucoup moins de personnes.

De nombreuses études ont été menées sur les survivants des attaques à la bombe atomique, et l'augmentation des taux de cancer a été la conclusion la plus solide. Cet article de revue examine ces études pour les effets cancéreux et non cancéreux. La leucémie est le cancer le plus connu causé par les radiations, et un excès de leucémie a été découvert chez les survivants des bombes dans les 5 ans suivant les attentats. Les taux de la plupart des tumeurs solides avaient augmenté de 10 ans après les attaques. Cependant, « Même 55 ans après les attentats à la bombe, plus de 40 % de la cohorte de l'étude sur la durée de vie restent en vie », indiquant que la quantité de rayonnement à laquelle la plupart des gens ont été exposés n'était pas suffisante pour les tuer. Voici un autre article sur les survivants de la bombe atomique.

L'accident de Tchernobyl était un type d'exposition très différent, mais de nombreuses personnes ont été exposées à des matières radioactives. Immédiatement après la catastrophe, les « liquidateurs » ont reçu de fortes doses de radiations lors du nettoyage du site et de la construction des structures de confinement, mais très peu sont morts des suites d'une exposition aux radiations. Alors que l'environnement autour de la centrale a souffert dans les années qui ont suivi l'accident, après le départ des humains, l'environnement s'est considérablement amélioré. Les taux de cancer de la thyroïde ont augmenté en raison de l'exposition à l'iode 131, en particulier chez les enfants exposés, mais les taux étaient encore faibles. Jaune = adultes Bleu = adolescents Rouge = enfants.

Il est trop tôt pour tirer de nombreuses conclusions sur l'accident de Fukushima, mais certaines études (7, 8) ont tenté de prédire le nombre de cas de cancer qui en seront la cause. En général, les taux devraient être faibles, avec beaucoup moins de décès que ceux causés par le tremblement de terre et le tsunami qui ont causé l'accident.

Quelques cas ont exposé un petit nombre de personnes à des doses très élevées et sont intéressants du point de vue de la radioprotection. Le tristement célèbre "Demon Core" a tué 2 scientifiques dans des accidents distincts lors de la manipulation du noyau. L'incident de Goiania impliquait des hommes par effraction dans un vieil hôpital et le vol d'une source de rayonnement sans se rendre compte de ce que c'était. Ils ont ouvert la source et fait circuler la matière radioactive parce qu'elle avait l'air froide, entraînant plusieurs décès dus à la maladie aiguë des radiations.

Bien que les rayonnements puissent être dangereux, avec des précautions appropriées, nous pouvons éviter les accidents et les catastrophes. Rappelez-vous que Tchernobyl était un réacteur soviétique mal conçu et que Fukushima était une centrale vieille de 50 ans qui avait besoin à la fois d'un tremblement de terre de magnitude 9 et d'une vague de 30 pieds pour la désactiver. Les centrales nucléaires modernes peuvent être construites en toute sécurité et fournir de l'électricité propre pendant de nombreuses décennies, et s'il s'agit de réacteurs surgénérateurs, ils peuvent recycler le combustible irradié pour réduire à la fois la quantité et la demi-vie du matériau, facilitant ainsi le stockage.


Présentation générale de la effets des essais nucléaires

Le matériel contenu dans ce chapitre est basé sur des sources gouvernementales officielles ainsi que sur des informations fournies par des instituts de recherche, des organisations politiques, des revues à comité de lecture et des témoignages oculaires.

L'OTICE reste neutre dans tout litige en cours concernant l'indemnisation des vétérans des programmes d'essais nucléaires.

Les armes nucléaires ont été testées dans tous les environnements depuis 1945 : dans l'atmosphère, sous terre et sous l'eau. Des tests ont été effectués à bord de barges, au sommet de tours, suspendues à des ballons, à la surface de la Terre, à plus de 600 mètres sous l'eau et à plus de 200 mètres sous terre. Des bombes d'essai nucléaire ont également été larguées par des avions et tirées par des roquettes jusqu'à 320 km dans l'atmosphère.

Explosion d'essai nucléaire de Frigate Bird vue à travers le périscope du sous-marin USS Carbonero (SS-337), atoll de Johnston, océan Pacifique central, 1962.

Le premier essai nucléaire a été effectué par les États-Unis en juillet 1945, suivis par l'Union soviétique en 1949, le Royaume-Uni en 1952, la France en 1960 et la Chine en 1964. Le National Resources Defense Council a estimé le rendement total de tous les tests effectués entre 1945 et 1980 à 510 mégatonnes (Mt). Les tests atmosphériques à eux seuls représentaient 428 tm, soit l'équivalent de plus de 29 000 bombes de la taille d'Hiroshima.

La quantité de radioactivité générée par une explosion nucléaire peut varier considérablement en fonction d'un certain nombre de facteurs. Il s'agit notamment de la taille de l'arme et de l'emplacement de l'éclatement. On peut s'attendre à ce qu'une explosion au niveau du sol génère plus de poussière et d'autres matières particulaires radioactives qu'une explosion d'air. La dispersion des matières radioactives dépend également des conditions météorologiques.


Gaz carbonique

L'énergie nucléaire a été qualifiée de source d'énergie propre parce que les centrales électriques ne libèrent pas de dioxyde de carbone. Bien que cela soit vrai, c'est trompeur. Les centrales nucléaires peuvent ne pas émettre de dioxyde de carbone pendant leur fonctionnement, mais de grandes quantités de dioxyde de carbone sont émises lors des activités liées à la construction et à l'exploitation des centrales. Les centrales nucléaires utilisent l'uranium comme combustible. Le processus d'extraction de l'uranium libère de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l'environnement. Le dioxyde de carbone est également rejeté dans l'environnement lors de la construction de nouvelles centrales nucléaires. Enfin, le transport de déchets radioactifs provoque également des émissions de dioxyde de carbone.


Dans quelle mesure les effets à long terme des rayonnements nucléaires sont-ils bien compris ? - La biologie

Résumé

Un téléphone mobile est un téléphone qui peut passer et recevoir des appels téléphoniques via une liaison radio tout en se déplaçant dans une vaste zone géographique. Il le fait en se connectant à un réseau cellulaire fourni par un opérateur de téléphonie mobile, permettant l'accès au réseau téléphonique public. En revanche, un téléphone sans fil n'est utilisé que dans la courte portée d'une seule station de base privée. Le premier téléphone portable portable a été présenté par John F. Mitchell et Martin Cooper de Motorola en 1973, utilisant un combiné pesant environ 4,4 livres ( 2 kg). En 1983, le DynaTAC 8000x a été le premier à être commercialisé. De 1983 à 2014, les abonnements à la téléphonie mobile dans le monde sont passés de zéro à plus de 7 milliards, pénétrant 100 % de la population mondiale et atteignant le bas de la pyramide économique. En 2014, les principaux fabricants de téléphones portables étaient Samsung, Nokia, Apple et LG.

Les premiers téléphones portables étaient juste pour parler. Peu à peu, des fonctionnalités telles que la messagerie vocale ont été ajoutées, mais l'objectif principal était de parler. Finalement, les fabricants de téléphones portables ont commencé à réaliser qu'ils pouvaient intégrer d'autres technologies dans leur téléphone et étendre ses fonctionnalités. Les premiers smartphones permettent aux utilisateurs d'accéder au courrier électronique et d'utiliser le téléphone comme télécopieur, téléavertisseur et carnet d'adresses.

Ces dernières années, les conceptions de téléphones portables ont en fait commencé à devenir plus grandes et plus simples, faisant de la place pour un écran plus grand et moins de boutons. Étant donné que les téléphones sont devenus des appareils multimédias mobiles, l'aspect le plus souhaitable est un grand écran clair et haute définition pour une visualisation optimale du Web. Même le clavier est supprimé, remplacé par un clavier à écran tactile qui ne sort que lorsque vous en avez besoin

Quelques caractéristiques communes à tous les combinés mobiles

Les composants communs trouvés sur tous les téléphones sont :

1. Une batterie, fournissant la source d'alimentation pour les fonctions du téléphone.

2. Un mécanisme de saisie pour permettre à l'utilisateur d'interagir avec le téléphone.

3. Le mécanisme de saisie le plus courant est un clavier, mais on trouve également des écrans tactiles dans la plupart des smartphones.

4. Un écran qui fait écho à la saisie de l'utilisateur, affiche des messages texte, des contacts et plus encore.

5. Services de téléphonie mobile de base pour permettre aux utilisateurs de passer des appels et d'envoyer des SMS.

6. Tous les téléphones GSM utilisent une carte SIM pour permettre l'échange d'un compte entre les appareils. Certains appareils CDMA ont également une carte similaire appelée R-UIM.

7. Les téléphones GSM, WCDMA, iDEN et certains appareils de téléphonie par satellite sont identifiés de manière unique par un numéro IMEI (International Mobile Equipment Identity).

Qu'est-ce qu'une station de base ?

Le terme station de base est utilisé dans le contexte de la téléphonie mobile, des réseaux informatiques sans fil et d'autres communications sans fil et dans l'arpentage : en arpentage, il s'agit d'un récepteur GPS à une position connue, tandis que dans les communications sans fil, il s'agit d'un émetteur-récepteur connectant un certain nombre d'autres appareils entre eux et/ou dans une zone plus large. Dans la téléphonie mobile, il assure la connexion entre les téléphones mobiles et le réseau téléphonique plus large.

Risques pour la santé des stations de base

Un autre sujet de préoccupation est le rayonnement émis par les infrastructures fixes utilisées dans la téléphonie mobile, telles que les stations de base et leurs antennes, qui assurent la liaison vers et depuis les téléphones mobiles. En effet, contrairement aux téléphones mobiles, il est émis en continu et est plus puissant de près. D'autre part, les intensités de champ chutent rapidement avec l'éloignement de la base des émetteurs en raison de l'atténuation de la puissance avec le carré de la distance.

Une conception populaire d'antenne de téléphone portable est l'antenne sectorielle, dont la couverture est de 120 degrés horizontalement et d'environ 𕓃 degrés par rapport à la verticale. Étant donné que les stations de base fonctionnent à moins de 100 watts, le rayonnement au niveau du sol est beaucoup plus faible qu'un téléphone portable en raison de la relation de puissance appropriée pour cette conception d'antenne. Les émissions de la station de base doivent être conformes aux directives de sécurité. Certains pays, cependant (comme l'Afrique du Sud, par exemple), n'ont pas de réglementation sanitaire régissant l'emplacement des stations de base.

Rayonnement et santé des téléphones portables

L'effet des rayonnements des téléphones portables sur la santé humaine est un sujet d'intérêt et d'étude dans le monde entier, en raison de l'augmentation de l'utilisation des téléphones portables dans le monde. En novembre 2011, il y avait plus de 6 milliards d'abonnements dans le monde. Les téléphones portables utilisent un rayonnement électromagnétique dans la gamme des micro-ondes. D'autres systèmes sans fil numériques, tels que les réseaux de communication de données, produisent un rayonnement similaire.

En 2011, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a classé les rayonnements des téléphones portables dans le groupe 2B - possiblement cancérigène (et non dans le groupe 2A - probablement cancérigène - ni dans le dangereux groupe 1). Cela signifie qu'il "pourrait y avoir un certain risque" de cancérogénicité, donc des recherches supplémentaires sur l'utilisation intensive à long terme des téléphones portables doivent être menées. L'OMS a ajouté en juin 2011 qu'"à ce jour, aucun effet nocif sur la santé n'a été établi comme étant causé par l'utilisation du téléphone portable", un point qu'ils ont réitéré en octobre 2014. Certaines autorités nationales de conseil en matière de rayonnement ont recommandé des mesures pour minimiser l'exposition de leurs citoyens par mesure de précaution. approcher.

Certains des effets secondaires potentiels de l'exposition aux rayonnements électromagnétiques

&bull Changements enzymatiques affectant l'ADN

&bull Risque accru de maladie d'Alzheimer&rsquos

&bull Risque accru de problèmes cardiaques

&bull Changements hormonaux neurologiques liés à une altération de la fonction cérébrale

Effets du rayonnement mobile sur les tissus vivants

Absorption de rayonnement

Une partie des ondes radio émises par un combiné téléphonique mobile est absorbée par le corps. Les ondes radio émises par un combiné GSM sont généralement inférieures à un watt. La puissance de sortie maximale d'un téléphone mobile est réglementée par la norme de téléphonie mobile et par les organismes de réglementation de chaque pays.

Dans la plupart des systèmes, le téléphone portable et la station de base vérifient la qualité de réception et la force du signal et le niveau de puissance est augmenté ou diminué automatiquement, dans un certain laps de temps, pour s'adapter à différentes situations, comme à l'intérieur ou à l'extérieur des bâtiments et des véhicules.

La vitesse à laquelle l'énergie est absorbée par le corps humain est mesurée par le taux d'absorption spécifique (DAS), et ses niveaux maximaux pour les combinés modernes ont été fixés par les organismes de réglementation gouvernementaux dans de nombreux pays.

Aux États-Unis, la Federal Communications Commission (FCC) a fixé une limite DAS de 1,6 W/kg, en moyenne sur un volume de 1 gramme de tissu, pour la tête. En Europe, la limite est de 2 W/kg, en moyenne sur un volume de 10 grammes de tissu. Les données SAR pour des téléphones mobiles spécifiques, ainsi que d'autres informations utiles, peuvent être trouvées directement sur les sites Web des fabricants, ainsi que sur les sites Web de tiers. Il convient de noter que le rayonnement thermique n'est pas comparable au rayonnement ionisant en ce sens qu'il ne fait qu'augmenter la température de la matière normale, qu'il ne rompt pas les liaisons moléculaires et ne libère pas d'électrons de leurs atomes.

Effets thermiques

Un effet bien compris du rayonnement micro-ondes est le chauffage diélectrique, dans lequel tout matériau diélectrique (tel que le tissu vivant) est chauffé par des rotations de molécules polaires induites par le champ électromagnétique. Dans le cas d'une personne utilisant un téléphone portable, la majeure partie de l'effet de chauffage se produira à la surface de la tête, provoquant une augmentation de sa température d'une fraction de degré. Dans ce cas, le niveau d'augmentation de la température est d'un ordre de grandeur inférieur à celui obtenu lors de l'exposition de la tête à la lumière directe du soleil. La circulation sanguine du cerveau est capable d'éliminer l'excès de chaleur en augmentant le flux sanguin local. Cependant, la cornée de l'œil n'a pas ce mécanisme de régulation de la température et il a été rapporté qu'une exposition d'une durée de 2 à 3 heures produisait des cataractes dans les yeux des lapins à des valeurs DAS de 100 à 140 W/kg, qui produisaient des températures lenticulaires de 41 °C. Cela a connu pour provoquer une cataracte prématurée chez l'homme.

Une image via des scans thermiques montrant un échauffement de la peau du visage après 4 heures d'utilisation du téléphone.

*Les effets thermiques sont également connus pour causer des dommages au tympan et altérer l'audition à long terme.

Effets de barrière de sang et de cerveau

Des chercheurs suédois de l'Université de Lund ont étudié les effets des rayonnements mobiles sur le cerveau. Ils ont découvert une fuite d'albumine dans le cerveau via une barrière hémato-encéphalique pénétrée. Cela confirme les travaux antérieurs sur la barrière hémato-encéphalique par Allan Frey, Oscar et Hawkins, et Albert et Kerns.
Le professeur Leszczynski de l'autorité finlandaise en matière de rayonnement et de sûreté nucléaire a découvert qu'à la limite légale maximale pour le rayonnement mobile, une protéine en particulier, HSP 27, était affectée. HSP 27 a joué un rôle essentiel dans l'intégrité de la barrière hémato-encéphalique.

Effets cognitifs

Une étude de 2009 a examiné les effets de l'exposition aux rayonnements radiofréquences (RFR) émis par les téléphones portables GSM standard sur les fonctions cognitives des humains.
L'étude a confirmé des temps de réponse plus longs (plus lents) à une tâche de mémoire de travail spatiale lorsqu'ils sont exposés au RFR à partir d'un téléphone cellulaire GSM standard placé à côté de la tête de sujets masculins, et a montré qu'une plus longue durée d'exposition au RFR peut augmenter les effets sur les performances.
Les sujets droitiers exposés au RFR sur le côté gauche de leur tête avaient en moyenne des temps de réponse significativement plus longs par rapport à l'exposition au côté droit et à une exposition fictive.

Hypersensibilité électromagnétique

Certains utilisateurs de téléphones portables ont signalé avoir ressenti plusieurs symptômes non spécifiques pendant et après son utilisation, allant de sensations de brûlure et de picotement dans la peau de la tête et des extrémités, fatigue, troubles du sommeil, vertiges, perte d'attention mentale, temps de réaction et rétention de la mémoire, maux de tête , malaise, tachycardie (palpitations cardiaques), à des troubles du système digestif. Des rapports ont noté que tous ces symptômes peuvent également être attribués au stress et que les recherches actuelles ne peuvent pas séparer les symptômes des effets nocebo.

Effets génotoxiques

En décembre 2004, une étude paneuropéenne nommée REFLEX (Risk Evaluation of Potential Environmental Hazards from Low Energy Electromagnetic Field (EMF) Exposure Using Sensitive in vitro Methods), impliquant 12 laboratoires collaborateurs dans plusieurs pays a montré des preuves convaincantes de dommages à l'ADN des cellules dans les cultures in vitro, lorsqu'elles sont exposées entre 0,3 et 2 watts/kg, moyenne de l'ensemble de l'échantillon. Il y avait des indications, mais pas des preuves rigoureuses, d'autres changements cellulaires, notamment des dommages aux chromosomes, des altérations de l'activité de certains gènes et un taux accru de division cellulaire.

Des recherches australiennes menées en 2009, en soumettant in vitro des échantillons de spermatozoïdes humains à un rayonnement radiofréquence à 1,8 GHz et à des taux d'absorption spécifiques (DAS) de 0,4 à 27,5 W/kg, ont montré une corrélation entre l'augmentation du DAS et la diminution de la motilité et de la vitalité des spermatozoïdes, augmentation du stress oxydatif et des marqueurs 8-Oxo-2'-désoxyguanosine, stimulant la formation d'adduits de base d'ADN et une fragmentation accrue de l'ADN.

Effets comportementaux

Une étude montre que l'exposition à un rayonnement mobile excessif pendant la grossesse peut entraîner un risque de TDAH chez l'enfant.

Nombre de spermatozoïdes et qualité du sperme

L'exposition aux valeurs SAR pendant de longues périodes pour les hommes qui gardent les téléphones portables dans leurs poches inférieures la plupart du temps, augmente la température de l'aine et le rayonnement est connu pour entraîner une diminution considérable de la motilité et de la vitalité des spermatozoïdes.

Conseils pour réduire les effets nocifs potentiels des rayonnements des téléphones portables

1. Lors d'un appel, utilisez un casque filaire ou le mode haut-parleur. Utilisez un casque Bluetooth, qui émet une plus petite quantité de rayonnement, uniquement lorsque vous parlez. Lorsque vous n'utilisez pas le casque, gardez-le hors de votre corps.

2. Placez le téléphone portable loin de votre corps lors d'un appel.

3. Ne transportez pas de téléphones portables dans les poches de pantalons ou dans des chemises ou des soutiens-gorge. Utilisez un étui de ceinture conçu pour protéger le corps des radiations.

4. Évitez d'utiliser un téléphone portable dans une voiture, un train, un bus en mouvement ou dans des zones rurales à une certaine distance d'une tour de téléphonie cellulaire. La distance d'une tour de téléphonie cellulaire augmentera la sortie de rayonnement du téléphone portable.

5. Éteignez le téléphone portable lorsque vous n'en avez pas besoin.

6. Utilisez un téléphone fixe avec fil au lieu d'un téléphone sans fil, qui émet également des radiations.

7. Évitez d'utiliser le téléphone portable à l'intérieur des bâtiments, en particulier ceux avec des structures en acier, ce qui augmente la sortie de rayonnement de l'appareil car les signaux ne sont pas aussi forts.

8. Ne permettez pas aux enfants, dont le corps est plus vulnérable aux radiations absorbantes, de dormir avec un téléphone portable sous leur oreiller ou de le garder à son chevet.

9. Ne laissez pas les enfants de moins de 18 ans utiliser un téléphone portable, sauf en cas d'urgence.

10. Lorsque vous passez un appel, ne tenez pas le téléphone contre votre oreille tant que la personne à l'autre ligne n'a pas répondu. L'appareil émet plus de rayonnement avant qu'un appel ne passe.

Conclusion

La conclusion tirée du projet d'enquête indique enfin que le rayonnement mobile est nocif pour la santé humaine. Les effets peuvent ne pas être notés presque immédiatement, mais auront des effets néfastes sur les générations présentes ainsi que sur les générations futures en raison de la capacité des radiations à affecter et à muter l'ADN humain qui a un potentiel élevé de provoquer des mutations et de nouvelles maladies à l'avenir générations. Les radiations mobiles présentent un risque très élevé de cancer du cerveau et de tumeurs chez l'homme et plus particulièrement chez les enfants de moins de 5 ans.

Des mesures de précaution doivent être prises pour protéger soi-même, sa famille et ses amis des effets nocifs des rayonnements mobiles. j Le rayonnement mobile peut ne pas sembler nocif dans ses effets presque immédiats, mais il s'agit d'un poison si lent à causer des effets nocifs pour nous et même pour nos générations futures, à long terme.


Dans quelle mesure les effets à long terme des rayonnements nucléaires sont-ils bien compris ? - La biologie

réimprimé avec la permission de
Pas de danger immédiat, pronostic pour une terre radioactive, par le Dr Rosalie Bertell
La société d'édition de livres -- Summertown, Tennessee 38483
ISBN 0-913990-25-2
pages 15-63.

Le problème:
Le rayonnement nucléaire et ses effets biologiques

L'avenir de l'humanité est présent aujourd'hui dans le corps des êtres vivants, des animaux et des plantes - toute la biosphère porteuse de graines. Ce biosystème vivant que nous tenons pour acquis a évolué lentement vers un équilibre dynamique relativement stable, avec des interactions prévisibles entre les plantes et les animaux, entre la vie microscopique et macroscopique, entre les polluants environnementaux et la santé humaine. Les changements dans l'environnement perturbent cet équilibre de deux manières : premièrement, en altérant la graine soigneusement évoluée en l'endommageant au hasard, et deuxièmement, en modifiant l'habitat, c'est-à-dire la nourriture, le climat ou l'environnement, auquel la graine et/ou l'organisme ont été adaptés. , rendant la vie des générations futures plus difficile, voire impossible.
Bien que les exemples de maladaptation dans la nature et d'extinction d'espèces qui en résultent abondent, nous nous concentrons ici sur les semences humaines, le sperme et l'ovule, et l'effet sur eux et sur l'habitat humain résultant de l'augmentation des rayonnements ionisants dans l'environnement.
L'utilisation accrue de matières radioactives, qui découle directement des politiques militaires et énergétiques actuelles du monde développé, offre l'occasion d'évaluer la priorité que ces pays accordent à la santé et au bien-être des citoyens, et d'évaluer les compréhension de la tension entre survie individuelle et survie nationale. Le premier indicateur des priorités nationales sous-jacentes est la précision ou le manque de précision avec lequel les effets sur la santé sont prévus, et la rigueur avec laquelle un audit est effectué et les prévisions vérifiées par rapport à la réalité. Les conclusions de l'audit doivent être communiquées à la ou aux personnes concernées, et leur participation doit être recherchée dans la formulation des changements de politique pour remédier à tout problème imprévu. Le sentiment d'auto-préservation et d'avantage personnel de l'individu, dans un tel système idéal, donnerait une rétroaction réaliste aux gouvernements sur l'acceptabilité de la politique nationale. Les expériences combinées de gouvernement et de gouverné forgeraient un consensus national sur les orientations futures.

    ABCC Commission des victimes des bombes atomiques. Maintenant appelé Fondation de recherche sur les effets des rayonnements (RERF)

  • Microcurie : un millionième de curie.
    (3,7 x 10^4 désintégrations par seconde) mCi est le symbole utilisé.
  • Picocurie : un millionième de microcurie.
    (3,7 x 10^-2 désintégrations par seconde) pCi est le symbole utilisé.

  • Rayonnement de fond naturel --
    émissions de produits chimiques radioactifs qui ne sont pas d'origine humaine. Ces produits chimiques comprennent l'uranium, le radon, le potassium et d'autres oligo-éléments. Ils sont rendus plus dangereux par les activités humaines telles que l'exploitation minière et le broyage, car cela les rend plus disponibles pour l'absorption dans les aliments, l'air et l'eau.
  • Rayonnement de fond --
    comprend les émissions de produits chimiques radioactifs qui se produisent naturellement et celles qui résultent du processus de fission nucléaire. Le sens de ce terme est vague. Dans un processus d'autorisation, cela inclut le rayonnement de toutes les sources autres que l'installation nucléaire particulière faisant l'objet d'une autorisation, même si la source comprend une deuxième installation nucléaire située sur le même site (réglementation américaine). Les produits chimiques radioactifs libérés par une centrale nucléaire sont appelés « arrière-plan » après un an.

Le processus de fission et ses conséquences

Afin de comprendre la technologie nucléaire et son impact sur la santé humaine, trois événements au niveau atomique doivent être compris : la fission, l'activation et l'ionisation. La fission, c'est-à-dire la scission de l'atome d'uranium ou de plutonium, est responsable de la production de fragments de fission radioactifs et de produits d'activation. Ceux-ci provoquent à leur tour l'ionisation des atomes normaux, conduisant à une chaîne d'événements microscopiques que nous pourrions éventuellement observer comme un décès par cancer ou un enfant déformé.
Les produits de fission radioactifs sont produits dans les réacteurs nucléaires. Ce sont des variantes des produits chimiques ordinaires qui sont les éléments constitutifs de tous les êtres matériels et vivants. Les formes radioactives de ces produits chimiques n'étaient, avant 1943, présentes qu'en quantités infimes dans des endroits isolés de l'environnement comme, par exemple, en Afrique du Sud où il semble qu'une petite réaction de fission nucléaire se soit produite spontanément il y a environ 1700 millions d'années.
Lorsqu'un atome d'uranium est divisé ou fissionné, il ne se divise pas toujours au même endroit. Les deux morceaux, appelés fragments, sont des produits chimiques de poids atomique inférieur à celui de l'uranium. Chaque fragment reçoit une partie du noyau et une partie des électrons du gros atome d'uranium d'origine. Les atomes d'uranium, bien sûr, cessent d'exister après leur séparation. Au lieu de cela, plus de 80 produits de fission possibles différents sont formés, chacun ayant les propriétés chimiques habituellement associées à leur structure, mais ayant la capacité supplémentaire de libérer des rayonnements ionisants. Les rayons X, les particules alpha, les particules bêta, les rayons gamma (comme les rayons X) ou les neutrons peuvent être libérés par ces produits chimiques « créés ». Tous ces éléments peuvent provoquer une "ionisation", c'est-à-dire qu'en chassant un électron de son orbite normale autour du noyau d'un atome, ils produisent deux "ions", l'électron chargé négativement et le reste de l'atome qui a maintenant une charge électrique nette positive.
La structure atomique des fragments de fission est instable. L'atome libérera à un moment donné la particule déstabilisante et reviendra à une forme naturelle, à faible énergie et plus stable. Chaque libération d'énergie est une explosion au niveau microscopique. À chaque fission, 2 ou 3 neutrons sont libérés qui peuvent frapper un atome d'U235 à proximité provoquant plus de fission dans ce qu'on appelle généralement une réaction en chaîne.
La violence de la réaction en chaîne est telle qu'elle peut également produire ce qu'on appelle des produits d'activation, c'est-à-dire qu'elle peut amener des produits chimiques déjà existants dans l'air, l'eau ou d'autres matériaux à proximité à absorber de l'énergie, à modifier légèrement leur structure et à devenir radioactifs. Au fur et à mesure que ces formes à haute énergie de matériaux naturels retournent finalement à leur état stable normal, elles peuvent également libérer des rayonnements ionisants. Environ 300 produits chimiques radioactifs différents sont créés à chaque réaction en chaîne.[1] Il faut des centaines de milliers d'années pour que tous les produits chimiques radioactifs nouvellement formés reviennent à un état stable.
Dans une centrale nucléaire, la fission a lieu à l'intérieur de la gaine en alliage de zirconium ou de magnésium qui enferme les crayons combustibles. La plupart des fragments de fission sont piégés dans les tiges. Cependant, les produits d'activation peuvent se former dans l'air environnant, l'eau, les canalisations et le bâtiment de confinement. La centrale nucléaire elle-même devient inutilisable avec le temps et doit éventuellement être démantelée et isolée en tant que déchet radioactif.
Après fission, les crayons combustibles sont dits « épuisés ». Ils contiennent la plus grande concentration de radioactivité de tous les matériaux sur la planète Terre - plusieurs centaines de milliers de fois la concentration dans le granit ou même dans les résidus de broyage d'uranium (déchets). Les crayons de combustible usé contiennent des émetteurs de rayonnement gamma (qui sont similaires aux émetteurs de rayons X), ils doivent donc non seulement être isolés de la biosphère, mais ils doivent également être protégés par de l'eau et des parois de plomb épaisses. L'exposition humaine directe aux barres de combustible usé signifie une mort certaine.
Lors du retraitement, les crayons de combustible usé sont brisés et la gaine extérieure est dissoute dans de l'acide nitrique. Le plutonium est séparé pour être utilisé dans des armes nucléaires ou comme combustible dans un surgénérateur ou un réacteur nucléaire à oxyde mixte. Les débris hautement radioactifs restants sont stockés sous forme liquide dans de grands fûts en carbone ou en acier inoxydable, en attendant une sorte de solidification et d'enfouissement dans un dépôt permanent. Les déchets de faible radioactivité sont enterrés dans des tranchées de terre ou - comme à Windscale (Sellafield) en Angleterre - évacués vers la mer. Les barres de combustible nucléaire usé et les déchets liquides de retraitement sont appelés «déchets radioactifs de haute activité». Il doit être gardé en sécurité pendant des centaines de milliers d'années, essentiellement pour toujours. Les déchets de faible activité peuvent avoir une durée de vie également longue, mais ils sont moins concentrés.
Dans les essais d'armes nucléaires en surface, il n'y a aucune tentative de contenir les produits de fission ou d'activation. Tout est libéré dans l'air et sur la terre. Certains tests souterrains sont également conçus pour libérer la plupart des particules radioactives, ce qu'on appelle des tirs de cratère ou des tirs avec des trous sans tige. Même lorsque les tirs souterrains sont conçus pour être contenus, ils perdent normalement les gaz radioactifs et certaines particules. Les radionucléides piégés dans le sol peuvent également migrer vers le bas dans la terre vers des réservoirs d'eau qui fournissent l'irrigation et l'eau potable à des fins humaines, bien que ce processus soit lent. Les débris radioactifs rejetés en mer peuvent être rejetés sur le rivage ou contaminer les poissons.
Dans toutes les réactions nucléaires, certaines matières radioactives - à savoir les gaz chimiquement inertes ou dits « nobles », d'autres gaz, le carbone radioactif, l'eau, l'iode et les petites particules de plutonium et d'autres transuraniens (c'est-à-dire des produits chimiques de numéro atomique plus élevé que l'uranium ) -- est immédiatement ajouté à l'air, à l'eau et à la terre de la biosphère. Dans un avenir lointain, toutes les matières radioactives à vie longue, même celles qui sont maintenant stockées et piégées, se mélangeront à la biosphère à moins que chaque génération ne la reconditionne. Notre planète Terre est conçue pour tout recycler.
Les produits chimiques radioactifs qui s'échappent dans la biosphère peuvent se combiner entre eux ou avec des produits chimiques stables pour former des molécules qui peuvent être solubles ou insolubles dans l'eau qui peuvent être des solides, des liquides ou des gaz à température et pression ordinaires qui peuvent être capables d'entrer dans des réactions biochimiques ou être biologiquement inerte. Les matières radioactives peuvent être extérieures au corps et émettre encore un rayonnement pénétrant destructeur. Ils peuvent également être absorbés dans le corps avec de l'air, de la nourriture et de l'eau ou par une plaie ouverte, devenant encore plus dangereux car ils libèrent leur énergie à proximité de cellules vivantes et d'organes délicats du corps. Ils peuvent rester près du point d'entrée dans le corps ou voyager dans la circulation sanguine ou le liquide lymphatique. Ils peuvent être incorporés dans le tissu ou l'os. Ils peuvent rester dans le corps pendant des minutes ou des heures ou toute une vie. En médecine nucléaire, par exemple, les traceurs chimiques radioactifs sont délibérément choisis parmi ceux rapidement excrétés par l'organisme. La plupart des particules radioactives se désintègrent en d'autres produits radioactifs «fils» qui peuvent avoir des propriétés physiques, chimiques et radiologiques très différentes de celles du produit chimique radioactif parent. Le nombre moyen de telles filles radioactives de produits de fission produites avant qu'une forme chimique stable ne soit atteinte est de quatre.
Outre leur capacité à émettre des rayonnements ionisants, de nombreuses particules radioactives sont biologiquement toxiques pour d'autres raisons. Le plomb radioactif, un produit de filiation du gaz radon libéré par l'extraction de l'uranium, conserve la capacité de causer des lésions cérébrales exercées par le plomb non radioactif. Le plutonium est biologiquement et chimiquement attiré par les os, tout comme le radium chimique radioactif naturel. Cependant, le plutonium s'agglomère à la surface de l'os, délivrant une dose concentrée de rayonnement alpha aux cellules environnantes, tandis que le radium diffuse de manière homogène dans l'os et a donc un effet moins localisé sur les dommages cellulaires. Cela rend le plutonium, en raison de sa concentration, beaucoup plus toxique biologiquement qu'une quantité comparable de radium. Une certaine allocation pour cette différence physiologique a été faite dans l'établissement des normes de plutonium, mais il existe des preuves qu'il y a plus de vingt fois plus de dommages causés qu'on ne le soupçonnait au moment de l'établissement des normes.[2]
Les dommages cellulaires causés par les particules radioactives déposées à l'intérieur se manifestent comme un effet sur la santé lié à l'organe particulier endommagé. Par exemple, les radionucléides logés dans les os peuvent endommager la moelle osseuse et provoquer des cancers des os ou des leucémies, tandis que les radionucléides logés dans les poumons peuvent provoquer des maladies respiratoires. L'exposition généralisée du corps entier aux rayonnements peut être exprimée comme un stress lié à la faiblesse médicale héréditaire d'une personne. La panne individuelle se produit généralement à notre point le plus faible. De cette façon, le rayonnement artificiel imite le rayonnement naturel et accélère le processus de vieillissement ou de dégradation.

Particules radioactives et cellules vivantes : pouvoir de pénétration

Les produits de fission radioactifs, qu'ils soient biochimiquement inertes ou biochimiquement actifs, peuvent causer des dommages biologiques à l'extérieur ou à l'intérieur du corps.
Les rayons X et les rayons gamma sont des photons, c'est-à-dire des ondes lumineuses de haute énergie. Lorsqu'ils sont émis par une source, par exemple du radium ou du cobalt, située à l'extérieur du corps, ils traversent facilement le corps, c'est pourquoi ils sont généralement appelés rayonnement pénétrant. Le tablier de plomb familier fourni aux patients dans certaines procédures médicales empêche les rayons X d'atteindre les organes reproducteurs. Une barrière ou un mur de plomb épais est utilisé pour protéger le technicien en radiologie. Parce que les rayons X sont pénétrants, ils peuvent être utilisés en médecine diagnostique pour imager des os humains ou des organes humains rendus opaques par un colorant. Ces parties internes du corps sont pénétrables de manière différentielle. Là où les os absorbent l'énergie, aucun rayon X ne frappe le film radiographique sensible, ce qui crée un contraste pour former l'image des os sur la plaque radiographique sensible aux rayonnements. Les rayons gamma de haute énergie, qui pénètrent facilement dans l'os, seraient inadaptés à un tel usage médical car le film serait uniformément exposé. Dans le jargon de la photographie, l'image serait un « white out » sans contraste. Aucun rayonnement ne reste dans le corps après la prise d'une photo aux rayons X. C'est comme la lumière qui passe à travers une fenêtre. Les dommages qu'il a pu causer en cours de route demeurent cependant.
Certaines substances radioactives émettent des particules bêta, ou électrons, lorsqu'elles libèrent de l'énergie et recherchent un état atomique stable. Ce sont de petites particules chargées négativement qui peuvent pénétrer dans la peau mais ne peuvent pas pénétrer dans tout le corps comme le font les rayons X et les rayons gamma.
Les explosions nucléaires microscopiques de certains produits chimiques radioactifs libèrent des particules alpha de haute énergie. Une particule alpha, le noyau d'un atome d'hélium, est une particule chargée positivement. Il est plus gros qu'une particule bêta, comme un boulet de canon par rapport à une balle, ayant en conséquence moins de puissance de pénétration mais plus d'impact. Les particules alpha peuvent être arrêtées par la peau humaine, mais elles peuvent endommager la peau au cours du processus. Les particules alpha et bêta pénètrent les membranes cellulaires plus facilement qu'elles ne pénètrent dans la peau. Par conséquent, l'ingestion, l'inhalation ou l'absorption de produits chimiques radioactifs capables d'émettre des particules alpha ou bêta et de les placer ainsi à l'intérieur de parties délicates du corps telles que les poumons, le cœur, le cerveau ou les reins, constitue toujours une menace sérieuse pour la santé humaine.[3] Le plutonium est un émetteur alpha, et aucune quantité inhalée ne s'est avérée trop petite pour induire le cancer du poumon chez les animaux.
La peau, bien sûr, peut empêcher les rayonnements alpha ou bêta à l'intérieur des tissus corporels de s'échapper vers l'extérieur et d'endommager, par exemple, un bébé que l'on tient ou une autre personne assise à proximité. De plus, il est impossible de détecter ces particules avec la plupart des "compteurs" corps entier tels qu'ils sont utilisés dans les hôpitaux et les installations nucléaires. Ces compteurs ne peuvent détecter que les rayons X et les rayons gamma émis depuis l'intérieur du corps.
Le fractionnement d'un atome d'uranium libère également des neutrons, qui agissent comme des balles microscopiques. Les neutrons ont environ un quart de la taille des particules alpha et ont près de 2 000 fois la masse d'un électron. S'il y a d'autres atomes fissiles à proximité (uranium 235 ou plutonium 239, par exemple), ces projectiles de neutrons peuvent les heurter, les faisant se séparer et libérer plus de neutrons. C'est la réaction en chaîne familière. Elle se produit spontanément lorsque la matière fissile est suffisamment concentrée, c'est-à-dire forme une masse critique. Dans une bombe atomique typique, la fission est très rapide. Dans un réacteur nucléaire, l'eau, le gaz ou les barres de contrôle ont pour fonction de ralentir ou d'absorber les neutrons et de contrôler la réaction en chaîne.
Les neutrons s'échappant de la réaction de fission peuvent pénétrer dans le corps humain. Ils sont parmi les plus destructeurs biologiquement des produits de fission. Cependant, ils ont une courte portée et, en l'absence de matières fissiles, ils seront rapidement absorbés par des matières non radioactives. Certains de ces derniers deviennent radioactifs au cours du processus, comme cela a été noté précédemment, et sont appelés produits d'activation.

La complexité de l'établissement de normes sanitaires pour l'exposition au mélange de produits chimiques radioactifs et de particules ionisantes libérées lors de la fission devrait être évidente. Dans un premier temps vers une subdivision raisonnable du danger lui-même, des normes distinctes ont été établies pour l'exposition aux rayonnements externes, c'est-à-dire lorsque la source radioactive était à l'extérieur du corps, et l'exposition aux rayonnements internes, c'est-à-dire lorsque la source radioactive était à l'intérieur du corps.
Ces deux catégories peuvent ensuite être subdivisées en expositions à des parties particulières du corps ou à des organes internes particuliers. L'effet biologique d'une radiographie de la région pelvienne diffère de l'effet biologique d'une radiographie dentaire, même si la dose de rayonnement à la peau est la même. Le plutonium logé dans les poumons a une conséquence biologique différente de celle du plutonium logé dans les organes reproducteurs. On peut également considérer les expositions aux rayons X, aux rayons gamma, aux particules alpha ou bêta et aux neutrons séparément, en les considérant comme internes ou externes au corps.
Il existe d'autres différences dans les effets sur la santé en fonction des différences entre les personnes recevant le rayonnement. Une attention particulière doit être accordée à ceux qui, en raison de leur hérédité ou de leur expérience antérieure, sont plus susceptibles de subir des dommages supplémentaires que la norme ou la moyenne. Une attention particulière doit être accordée à un embryon ou un fœtus, un jeune enfant, les personnes âgées ou les malades chroniques.
La gravité des effets sur la santé causés par les expositions internes dépendra des caractéristiques biologiques du produit chimique radioactif et de la durée pendant laquelle on peut s'attendre à ce qu'il réside dans le corps. Le césium radioactif, par exemple, se loge dans les muscles et est probablement complètement éliminé du corps en deux ans. Le strontium radioactif se loge dans les os et y reste toute une vie, irradiant constamment les cellules environnantes. Le temps habituellement requis par le corps pour se débarrasser de la moitié du produit chimique radioactif est appelé « demi-vie biologique » de ce produit chimique.
Certains effets des rayonnements sur la santé sont observables chez les personnes exposées, certains effets ne sont observés que chez leurs enfants ou petits-enfants parce que les dommages étaient causés au sperme ou à l'ovule.
Les rayons X, les rayons gamma et les neutrons peuvent nuire aux humains même lorsque le produit chimique radioactif qui les émet se trouve à l'extérieur du corps. Les particules bêta à l'extérieur du corps peuvent provoquer des brûlures graves et d'autres anomalies cutanées, y compris le cancer de la peau. Les rayonnements ionisants émis de l'intérieur du corps par les produits chimiques radioactifs absorbés par inhalation, ingestion ou absorption sont d'autant plus dommageables qu'ils sont si proches des structures cellulaires délicates. Le corps n'est pas capable de faire la distinction entre les produits chimiques radioactifs et non radioactifs et incorporera aussi facilement l'un que l'autre dans les tissus, les os, les muscles ou les organes, les identifiant comme des nutriments ordinaires. Les produits chimiques radioactifs restent dans le corps jusqu'à ce qu'ils soient biologiquement éliminés dans l'urine ou les fèces, ou jusqu'à ce qu'ils se désintègrent en d'autres formes chimiques (qui peuvent ou non être radioactives). Ces produits de filiation et leurs propriétés chimiques et radiologiques peuvent être très différents de ceux du produit chimique radioactif parent, par exemple, le carbone radioactif se désintègre en azote. L'analyse radiochimique de l'urine ou des fèces est le test préféré pour la plupart des types de contamination interne par des particules alpha ou bêta.

L'état chaotique induit au sein d'une cellule vivante lorsqu'elle est exposée à des rayonnements ionisants a été décrit graphiquement par le Dr Karl Z. Morgan comme un « fou en liberté dans une bibliothèque ».[4] Le résultat de l'exposition des cellules à ces explosions microscopiques avec l'afflux soudain d'énergie aléatoire et d'ionisation qui en résulte peut être soit la mort cellulaire, soit l'altération cellulaire. Le changement ou la modification peut être temporaire ou permanent. Il peut laisser la cellule incapable de se reproduire (ou de se remplacer). Les dommages causés par les radiations peuvent amener la cellule à produire une hormone ou une enzyme légèrement différente de celle pour laquelle elle a été conçue à l'origine, la laissant toujours capable de reproduire d'autres cellules capables de générer cette même hormone ou enzyme modifiée. Avec le temps, il peut y avoir des millions de telles cellules altérées. Ce dernier mécanisme, appelé amplification biologique, peut provoquer certaines des maladies chroniques et des changements que nous associons habituellement à la vieillesse. Une mutation très spécifique qui peut se produire au sein de la cellule est la destruction du mécanisme de repos de la cellule, ce qui l'amène normalement à cesser ses activités de reproduction après la division cellulaire. Cette incapacité à se reposer entraîne une prolifération incontrôlée de cellules à un endroit, qui, si elles ne sont pas détruites, formeront une tumeur, bénigne ou maligne. La prolifération anormale des globules blancs est caractéristique de la leucémie. La prolifération des globules rouges entraîne ce qu'on appelle la polyglobulie vraie.
Si les dommages causés par les radiations se produisent dans les cellules germinales, le sperme ou l'ovule, cela peut entraîner une progéniture défectueuse. La progéniture défectueuse produira à son tour des spermatozoïdes ou des ovules défectueux, et l'« erreur » génétique sera transmise aux générations suivantes, réduisant leur qualité de vie jusqu'à ce que la lignée familiale se termine par la stérilisation et/ou la mort.[5] Une croissance embryonnaire endommagée ou anormale peut entraîner ce qu'on appelle une taupe hydatiforme au lieu d'un bébé.
L'exposition aux rayonnements est également connue pour réduire la fertilité, c'est-à-dire que les femmes deviennent incapables de concevoir ou d'accoucher.
Les radiations peuvent également endommager un embryon ou un fœtus pendant qu'il se développe dans l'utérus de la mère. C'est ce qu'on appelle des dommages tératogènes, ou l'enfant aurait une malformation congénitale plutôt que des dommages génétiques. Cela signifie que les dommages ne sont pas automatiquement transmis. Par exemple, une personne sourde, rendue ainsi par une blessure prénatale, peut avoir des enfants avec une audition normale.
Les dommages causés à l'intérieur des cellules par des libérations aléatoires d'énergie de photons, de particules alpha, bêta ou de neutrons peuvent se produire indirectement par un effet appelé ionisation. Lorsque les photons ou les particules sous tension traversent les cellules, ils donnent de l'énergie aux électrons des produits chimiques déjà présents dans les cellules, permettant à certains électrons de se libérer du reste de l'atome ou de la molécule auquel ils sont attachés. Au niveau macro, cela serait comparable à une explosion atomique d'une magnitude suffisamment grande pour faire sortir la terre ou une autre planète de son orbite autour du soleil. Ce qui était un atome ou une molécule électriquement neutre est divisé en deux particules - un atome ou une molécule plus grand chargé positivement auquel manque un de ses électrons, et un petit électron chargé négativement expulsé de son orbite autour du noyau de l'atome. Les deux sont appelés ions et le processus est appelé ionisation.
Les molécules complexes qui composent les organismes vivants sont composées de longs brins d'atomes formant des protéines, des glucides et des graisses. Ils sont maintenus ensemble par des liaisons chimiques impliquant des électrons partagés. Si le rayonnement ionisant déplace l'un des électrons dans une liaison chimique, il peut provoquer la rupture de la chaîne d'atomes, divisant la longue molécule en fragments ou modifiant sa forme par allongement. Il s'agit d'un « décollement » des liaisons chimiques complexes si soigneusement structurées pour soutenir et perpétuer la vie. La rupture progressive de ces liaisons moléculaires détruit les matrices utilisées par le corps pour fabriquer l'ADN et l'ARN (les molécules porteuses d'informations dans la cellule) ou provoque une division cellulaire anormale. La dégradation naturelle progressive de l'ADN et de l'ARN est probablement le phénomène cellulaire associé à ce que nous appelons le «vieillissement». Il se produit progressivement au fil des ans avec l'exposition au rayonnement de fond naturel des substances radioactives qui font partie de la terre depuis tous les âges connus. Il est prouvé que l'exposition aux rayons X médicaux accélère ce processus de dégradation.[6] Il y a de nombreuses raisons de penser que les produits de fission logés dans le corps provoqueront le même type d'accélération du vieillissement. Cependant, contrairement aux rayons X médicaux, ces produits chimiques radioactifs endommagent les cellules par leur toxicité chimique ainsi que leurs propriétés radiologiques.
La dégradation progressive de l'intégrité biorégulatrice humaine par l'ionisation et la rupture des molécules d'ADN et d'ARN rend progressivement une personne moins capable de tolérer les changements environnementaux, moins capable de se remettre de maladies ou de maladies, et généralement moins capable de faire face physiquement aux variations de l'habitat.
Lorsque l'ADN du plasma germinatif est affecté par les radiations, cela peut entraîner des maladies chromosomiques, telles que la trisomie 21, plus communément appelée syndrome de Down. Des enfants déficients mentaux, victimes du syndrome de Down, ont été signalés au Kerala, en Inde, une région à forte radioactivité naturelle.[7] Récemment, des cas de trisomie 21 ont été provisoirement liés à des femmes exposées à des rejets radioactifs du grand incendie de plutonium à Sellafield (Windscale) en 1957.[8] Alors que les bébés trisomiques ont longtemps été associés à des naissances de femmes plus âgées (celles ayant une exposition cumulée plus élevée au rayonnement de fond naturel),[9] les cas liés à Sellafield concernent des femmes d'un âge moyen de 25 ans.
Jusqu'à présent, nous avons examiné les types de rayonnements ionisants, l'emplacement de la source à l'extérieur ou à l'intérieur du corps et la différence entre les expositions à différentes parties du corps ou à différentes personnes d'âges et d'états de santé différents. Ce seront toutes des considérations importantes sous-jacentes à l'établissement de normes. Ensuite, il faut pouvoir mesurer le rayonnement, c'est-à-dire quantifier l'exposition.

Une façon d'aborder la mesure du rayonnement est de compter le nombre de transformations ou d'explosions nucléaires qui se produisent dans une unité donnée de substance radioactive par seconde. Cette mesure est généralement normalisée au radium, la première substance radioactive découverte et largement utilisée. Un gramme de radium subit 3,7 x 10^10 transformations ou désintégrations nucléaires par seconde. L'activité de 1 gramme de radium s'appelle 1 curie (Ci), du nom de Madame Marie Curie, une chimiste française d'origine polonaise (1867-1934). Marie Curie a découvert la radioactivité du thorium, du polonium et du radium en isolant le radium de la pechblende. Elle et sa fille Irene ont été parmi les premières victimes de radiations connues, toutes deux décédées d'anémie aplasique.
Dans les guides de radioprotection récents, le curie est remplacé par le becquerel, qui indique un événement atomique par seconde. Un gramme de radium équivaudrait à 1 curie de radium ou 3,7 x 10^10 becquerels de radium.
L'énergie libérée lors des désintégrations nucléaires a la capacité de faire un travail, c'est-à-dire de déplacer la matière. En physique, l'erg est une très petite unité de travail effectuée. Soulever 1 gramme de radium 1 centimètre nécessite 980 ergs de travail. Tout matériau exposé à la force des désintégrations nucléaires à un taux de 100 ergs/g est censé absorber un rad, c'est-à-dire radiation uneabsorbé ose. Il n'y a pas de conversion directe des curies, qui sont liées au nombre d'événements atomiques, à la dose de rad, qui est l'énergie absorbée dans les tissus. Le curie donne une estimation du nombre de transformations microscopiques ou d'explosions par seconde et le rad est une estimation de la libération d'énergie, absorbée par les tissus environnants. Au niveau macro, le mot "explosion" ne nous parle que d'un événement dans le temps. Une explosion de dynamite ou une explosion de bombe à hydrogène ajoute des informations sur l'énergie libérée.
Parfois, la radioactivité est mesurée en coups par minute sur un compteur Geiger. Une transformation nucléaire dans une plage d'énergie mesurée par l'instrument et suffisamment proche de l'instrument provoque un bruit ou un « compte ». La plupart des compteurs Geiger ne peuvent pas détecter les émetteurs de particules alpha comme le plutonium.
La radioactivité des éléments qui subissent des désintégrations nucléaires est mesurée par rapport au radium. Par exemple, il faudrait plus d'un million de grammes d'uranium pour être équivalent en radioactivité, c'est-à-dire pour avoir le même nombre d'événements nucléaires par seconde qu'un gramme de radium par seconde. Tant 1 million de grammes d'uranium que 1 gramme de radium seraient mesurés comme 1 Ci. Il était d'usage dans le passé de limiter l'exposition humaine à l'uranium plus pour ses propriétés chimiques toxiques (c'est un métal lourd) que pour sa radioactivité. Cette pratique a peut-être sous-estimé les dommages causés par le stockage biologique de l'uranium dans le foie.
Lorsque l'uranium se désintègre, il traverse environ 12 formes radioactives, appelées produits de filiation, avant d'atteindre une forme chimique stable de plomb. L'un des produits radioactifs de l'uranium est le radium. L'uranium libéré dans l'eau potable ou incorporé aujourd'hui dans les aliments et les tissus humains finira par infester le monde sous forme de radium et de ses autres produits de désintégration : le gaz radon et les formes radioactives du polonium, du plomb et du bismuth. Les forces environnementales et biochimiques qui peuvent tendre à reconcentrer ces matières toxiques dans les cellules vivantes ne sont pas bien connues. Bien que l'uranium soit présent naturellement, il est devenu beaucoup plus disponible pour entrer dans l'eau, la nourriture, les cellules vivantes et les tissus depuis le boom minier qui a commencé peu après la Seconde Guerre mondiale.
L'activité qui se déroule dans le noyau de l'atome d'uranium ou de radium est un événement « aléatoire » obéissant aux lois des probabilités aléatoires. Un atome est caractérisé par son numéro atomique, c'est-à-dire les particules chargées positivement de son noyau, et par sa masse atomique, exprimée en unités de masse atomique (similaire à la notion de poids), qui comprend à la fois le nombre de protons (le nombre) et le nombre de neutrons dans le noyau. Le carbone, le produit chimique le plus fréquemment présent dans la matière vivante, est considéré comme ayant exactement 12 unités de masse atomique et d'autres atomes sont mesurés par rapport à cela. Le carbone 14, qui est radioactif, a deux neutrons supplémentaires dans son noyau.
L'hydrogène, un autre exemple, a un numéro atomique de 1 et une masse atomique de 1. Les isotopes de l'hydrogène ont le même numéro atomique (c'est-à-dire le même nombre de particules chargées positivement dans le noyau et d'électrons en orbite autour du noyau) mais un masse atomique plus élevée. Le deutérium ou hydrogène 2, un isotope de l'hydrogène, a un numéro atomique de 1 et une masse atomique de 2. Il n'est pas radioactif. L'augmentation de la masse atomique est due à un neutron ajouté dans le noyau. Le deutérium se trouve dans « l'eau lourde » utilisée dans le réacteur nucléaire canadien CANDU. L'hydrogène 3, appelé tritium, est radioactif, avec deux neutrons et un proton dans le noyau. Il est produit lors d'une réaction nucléaire.
Lorsque le radium 226 se désintègre, il perd une particule alpha chargée positivement de son noyau. Une particule alpha a deux protons (charges électriques positives) et une masse de 4 unités atomiques. Cela signifie une réduction du numéro atomique du radium et masse atomique. La perte de la particule alpha transforme le radium 226 (le transmute) en un autre élément, le radon 222. Alors que le radium 226 est un solide radioactif dans des conditions normales, le radon 222 est un gaz radioactif. La perte d'un ou plusieurs protons transforme l'élément chimique en un autre produit chimique. L'absorption ou la perte d'un neutron donne un isotope du même produit chimique puisque les propriétés chimiques sont déterminées par le nombre de protons et d'électrons dans un atome.
Le temps nécessaire à la moitié d'une quantité quelconque de radium 226 pour se transmuter en radon 222 par ces petites explosions qui émettent des particules alpha est de 1 622 ans. C'est ce qu'on appelle la demi-vie physique du radium. La moitié du radium disparaît littéralement dans ce laps de temps, mais du radon est produit pour le remplacer. Le gaz radon est radioactif et plus mobile dans l'air et l'eau (il se dissout) que le radium solide. La demi-vie du radon est de 3,82 jours, après quoi la moitié du gaz se sera désintégré, libérant à nouveau des particules alpha et se transmutant en polonium 218 radioactif, qui est un solide. Avec un vent de 10 mph (ou km/h), le gaz radon pourrait parcourir 1 000 milles (ou kilomètres) à partir du point d'origine avant que la moitié ne se décompose en ses produits de filiation solides et se dépose sur le sol, les légumes à feuilles, le tabac, eaux souterraines, peau humaine, tissu pulmonaire, etc. Si la matière recevant le produit radioactif de filiation est vivante, elle peut alors transporter les particules dans ses cellules. Une telle contamination ne peut pas être lavée.
Lorsqu'une particule bêta chargée négativement est libérée, il y a une transmutation dans laquelle un neutron dans le noyau de l'atome se divise en un proton et un électron, le proton restant dans le noyau et l'électron se dégageant comme une balle microscopique rapide. Les particules bêta sont extrêmement petites. La masse d'une particule alpha est environ 7 400 fois celle d'une particule bêta. Le thorium 234 se désintègre en uranium 234 (avec un intermédiaire radioactif de courte durée) en perdant des particules bêta. L'uranium et le thorium sont des éléments différents, mais ont la même masse (poids atomique) puisqu'un neutron et un proton ont à peu près la même masse. Le neutron de thorium devient le proton d'uranium. La demi-vie du thorium 234 est de 24,1 jours, tandis que la demi-vie de l'uranium 234 est de 2,50 x 10^5, soit 250 000 ans. Comme il a été souligné précédemment, les événements nucléaires liés à l'uranium ne sont pas aussi fréquents que ceux liés au radium, bien qu'ils soient destructeurs lorsqu'ils se produisent.
Avec 12 grammes de thorium 234, on aurait 6 grammes au bout de 24,1 jours, 3 grammes au bout de 48,2 jours, 1,5 gramme au bout de 72,3 jours, 0,75 gramme au bout de 96,4 jours, etc. Parallèlement, le stock d'uranium 234 augmenterait au fur et à mesure le thorium se désintègre en le nouveau produit chimique radioactif.
Il n'existe pas de processus physique ou chimique simple, tel qu'un changement de température ou une liaison chimique, qui puisse empêcher la désintégration de ces éléments radioactifs. Leur noyau est instable et parce que tous les éléments recherchent un état stable de basse énergie, ils doivent à un moment donné libérer des particules dans le but d'atteindre un état de repos. La désintégration a lieu dans le noyau de l'atome, que l'atome existe seul ou fasse partie d'une molécule soit à l'état solide, liquide ou gazeux soit à l'intérieur du corps ou à l'extérieur, et ainsi de suite. Le produit de désintégration après une désintégration radioactive peut lui-même être radioactif, de sorte que la désintégration ne met pas fin aux problèmes biologiques générés par ces petites explosions. Ce processus de décroissance doit être pris en compte lors de l'estimation des effets biologiques de l'exposition interne aux matières radioactives. Le radon inhalé devient rapidement du plomb radioactif, du bismuth ou du polonium dans le sang.
Il ne faut pas confondre la demi-vie physique avec la demi-vie biologique, c'est-à-dire le temps nécessaire pour éliminer la moitié de la matière du corps par l'exhalation, l'urine ou les selles. Le césium 137 et le strontium 90 ont tous deux des demi-vies physiques de près de trente ans, mais le césium 137 est normalement excrété du corps en deux ans, tandis que le strontium 90 peut être incorporé dans les os pendant toute une vie.
Une mesure supplémentaire doit être introduite avant que les guides de radioprotection puissent être compris. Étant donné que les différents types d'exposition aux rayonnements doivent être évalués pour l'impact biologique et pas seulement pour la quantité d'énergie absorbée par le tissu, le terme rem, roentgen eéquivalent mune (ou une femme), a été présentée. La dose rem est la dose en rad multipliée par un facteur de qualité Q. Pour le rayonnement externe, Q est généralement pris égal à 1, et rads et rems sont utilisés de manière interchangeable. Cependant, pour refléter les dommages biologiques plus importants causés par les particules alpha à l'intérieur du corps, la dose rad peut être multipliée par 20 pour donner la dose rem. C'est une autre façon de dire que la particule alpha cause des dommages d'un ordre de grandeur (20 fois) plus importants lorsqu'elle est logée dans un tissu, un os ou un organe. Par exemple, des particules alpha donnant une dose de 2 rem (ou rad) à la peau donneraient une dose de 40 rem au tissu pulmonaire sensible lorsqu'elles sont inhalées.
Théoriquement, la dose rem mesure un effet biologique équivalent, de sorte que les dommages causés par les rayons X, par exemple, seraient les mêmes que les dommages causés par les particules alpha, lorsque la dose rem était la même. Malheureusement, les systèmes vivants sont trop complexes pour qu'une telle approche fournisse autre chose qu'une bonne estimation.
Parfois, des références sont faites à un "équivalent de dose efficace sur cinquante ans". Il s'agit de la dose totale qui serait reçue d'un radionucléide interne si la dose était donnée en une seule fois au lieu de s'étaler sur deux à cinquante ans.

Transfert d'énergie linéaire (LET)

La mesure du nombre d'ionisations provoquées par le rayonnement par unité de distance lorsqu'il traverse la cellule ou le tissu vivant est appelée transfert d'énergie linéaire du rayonnement. Le concept implique des dommages latéraux le long du chemin, contrairement à la longueur du chemin ou à la capacité de pénétration. Les rayons X médicaux et la plupart des rayonnements de fond naturels sont des rayonnements à faible LET, tandis que les particules alpha ont un LET élevé. En moyenne, les fragments de fission ont un LET élevé.
La densité d'ionisation provoque des problèmes particuliers dans les spermatozoïdes et les ovules car les dommages (rupture des protéines) sont concentrés dans quelques cellules. La stérilité de deux ans des pêcheurs japonais exposés aux retombées de l'essai de la bombe à hydrogène de 1954 est probablement un exemple de cet effet. Le sperme et les cellules qui produisent le sperme ont été endommagés au-delà de leur capacité de réparation rapide.
Lorsqu'elle était une jeune fille à St George, dans l'Utah, aux États-Unis, Elizabeth Catalan avait l'habitude de se tenir dehors et de regarder les nuages ​​en forme de champignon soulevés par les essais nucléaires du Nevada flotter au-dessus de sa tête. Elle n'a jamais pu avoir d'enfants. Elle, comme d'autres femmes de St George, est incapable de porter un fœtus à la naissance. Le père d'Elizabeth, président d'un collège local, est décédé prématurément d'une leucémie. Il avait l'habitude de faire de l'équitation avec trois amis et était souvent dehors lorsque les nuages ​​​​gris chargés de produits chimiques radioactifs s'envolaient.Trois des quatre hommes sont maintenant morts d'un cancer.
La sœur d'Elizabeth est décédée à la fin de la vingtaine d'une maladie de la thyroïde qui pourrait avoir été causée par l'iode radioactif libéré dans les explosions atomiques. Elizabeth et sa mère attribuent bon nombre de leurs problèmes de santé anormaux, ainsi que ceux de leur famille et de leurs amis, aux retombées atomiques. Aucune étude gouvernementale n'a été entreprise pour confirmer ou infirmer ces allégations. Cependant, la situation a été si largement reconnue comme anormale par la population locale que le gouverneur de l'Utah a déposé une plainte contre le gouvernement fédéral des États-Unis pour la mort injustifiée de la population de l'Utah. Environ un millier de demandes d'indemnisation individuelles ont été portées devant les tribunaux aux États-Unis et, dans le cadre des préparatifs du procès, le Dr Carl Johnson a entrepris une étude détaillée de la population mormone de l'Utah exposée aux retombées. Il est raisonnable de conclure que les problèmes de santé signalés par les habitants de l'Utah sont typiques de ce à quoi on pourrait s'attendre sur la base de la radiobiologie théorique.[10]
Le 10 mai 1984, le juge du tribunal de district américain Bruce S. Jenkins a statué sur les vingt-quatre premières allégations de négligence du gouvernement américain dans la conduite des essais nucléaires. Il a accordé 2,6 millions de dollars en dommages-intérêts à dix demandeurs. Cette décision historique de 489 pages, soigneusement rédigée, devrait faire l'objet d'un appel par le gouvernement fédéral américain.
Afin d'avoir une idée quantitative de la fréquence des différents effets cellulaires causés par l'exposition aux rayonnements, imaginez une colonie de 1 000 cellules vivantes exposées à une radiographie de 1 rad (environ la dose pour un examen radiologique de la colonne vertébrale). Il y aurait deux ou trois morts cellulaires, deux ou trois mutations ou changements irréparables dans l'ADN cellulaire et environ 100 000 ionisations dans toute la colonie de cellules - allant de 11 à 460 ionisations par cellule.[11] Alors que les cellules peuvent réparer certains dommages, personne ne prétend qu'il y a une réparation parfaite même après une seule radiographie.
On s'attendrait à ce qu'une exposition comparable de 1 rad à des neutrons qui ont un transfert d'énergie linéaire (LET) plus élevé provoque plus de morts cellulaires et plus de mutations. Les ionisations provoquées seraient comprises entre 145 et 1 100 par cellule.
Les particules alpha qui se produisent naturellement causeraient environ 10 fois plus de morts cellulaires et de mutations, et 3 700 à 4 500 ionisations par cellule. Les particules alpha ont un transfert d'énergie linéaire élevé.
Le nombre moyen de morts cellulaires et de mutations causées par de nouvelles particules de fission (c'est-à-dire celles présentes peu de temps après la détonation d'une bombe nucléaire) serait encore plus élevé, avec des ionisations aussi fréquentes que 130 000 par cellule.[12] Dans les réacteurs nucléaires, la plupart de ces fragments de fission précoce à très haute énergie sont enfermés dans le crayon combustible. Lors d'une explosion nucléaire, ils sont tous libérés mais ils se désintègrent très rapidement et ne persistent pas longtemps dans l'environnement.
Si au lieu de penser à une colonie de cellules vivantes, on pense à une personne exposée à 1 rad (encore environ la dose cutanée d'une radiographie vertébrale) d'énergie de 1 MeV (million d'électrons-volts), cela correspond à 2,2 milliards (US ) photons par cm^2 agissant sur le corps. Selon les mots de Karl Morgan, "Il est inconcevable que tous les milliards de cellules irradiées et endommagées soient complètement réparées." [13] Ces dommages non réparés s'accumulent, provoquant éventuellement une réduction du niveau de santé qui est normal pour un âge particulier. .
En termes très simples, les rayonnements ionisants perturbent gravement la chimie de la cellule. Il peut également tuer ou modifier définitivement la cellule. Chaque exposition aux rayonnements ionisants a cet effet, et il n'est pas possible pour le corps de réparer parfaitement tous les dommages. Que le dommage résiduel non réparé concerne ou non la personne exposée est un jugement de valeur personnel. Il n'est pas du tout clair que les gens ordinaires trouvent les dommages « acceptables » à moins qu'ils ne déclenchent un cancer mortel, et pourtant c'est la base sur laquelle les normes de sécurité radiologique sont établies dans toutes les nations du monde.
R. M. Sievert, le célèbre radiologue, qui supervisait la radiothérapie depuis 1926 à l'Institut Karolinska de Stockholm, a souligné lors d'une réunion internationale en 1950 qu'"il n'y a pas de niveau de tolérance connu pour les radiations".[14] Un niveau de tolérance est un niveau en dessous duquel il n'y a aucun dommage (parfois appelé seuil). Un niveau de sécurité est généralement une fraction (un dixième) du niveau de tolérance.[14]

Dommages cellulaires exprimés comme un problème de santé

Un exemple montrant le lien entre les dommages cellulaires et la maladie observable chez la personne exposée pourrait aider à comprendre les problèmes posés par l'absorption de radionucléides (produits chimiques radioactifs), c'est-à-dire leur ingestion, inhalation ou absorption avec de la nourriture, de l'air et de l'eau, dans le corps humain, avec dommages cellulaires ultérieurs. La glande thyroïde contient des cellules qui produisent des hormones thyroïdiennes qui, lorsqu'elles sont libérées dans la circulation sanguine, font que les fonctions corporelles telles que la respiration, la digestion et la réaction au stress se déroulent à un certain rythme. Si la thyroïde est « hyperactive », on peut remarquer chez la personne une augmentation du pouls, de la nervosité, de l'excitabilité, une perte de poids corporel et, chez les femmes, des menstruations plus fréquentes. Une telle personne est souvent appelée « hyperactive » (hyperthyroïdie). Une quantité normale d'hormone thyroïdienne dans le sang produit un individu normalement actif. Une thyroïde «sous-active» ou «hypoactive» peut entraîner une lenteur, une apathie, une prise de poids et un flux menstruel irrégulier et/ou peu fréquent chez les femmes (hypothyroïdie).
Si l'iode radioactif (I 131 ou I 129) est ingéré avec de la nourriture, il pénètre dans le sang et tend à s'accumuler dans la thyroïde. L'iode radioactif émet un rayonnement gamma de haute énergie qui peut détruire les cellules thyroïdiennes, réduisant ainsi la production totale d'hormones thyroïdiennes chez l'individu ainsi affecté.
Une petite quantité d'iode radioactif ne tuerait probablement que quelques cellules et n'aurait que peu ou pas d'effet notable sur la santé. Cependant, si de nombreuses cellules sont détruites ou altérées, le niveau d'hormone chuterait sensiblement ou l'hormone elle-même serait légèrement modifiée. L'individu deviendrait léthargique et prendrait du poids. Si elle est correctement diagnostiquée et suffisamment grave pour nécessiter une intervention médicale, cette affection thyroïdienne hypoactive peut être contrôlée avec une hormone thyroïdienne ingérée artificiellement. Une exposition légère subie par une grande population pourrait entraîner une diminution des taux moyens d'hormones thyroïdiennes et une augmentation du poids corporel moyen, comme cela se produit actuellement dans la population nord-américaine. Les États-Unis sont pollués par les industries nucléaires depuis 1943 et par l'iode radioactif provenant des essais d'armes depuis 1951. L'iode radioactif est régulièrement rejeté en petites quantités par les centrales nucléaires et en grandes quantités par les usines de retraitement nucléaire. Il ne fait pas partie de l'environnement humain naturel. Le lien entre cette pollution et le problème du surpoids n'a malheureusement jamais été sérieusement étudié. Il n'y a aucune preuve pour confirmer ou infirmer l'hypothèse, mais l'augmentation de poids est une réponse biologique bien connue à l'iode radioactif. L'hypothèse est certainement plausible dans les circonstances.
Il est possible que les cellules thyroïdiennes soient altérées mais pas tuées par le rayonnement. Le mécanisme de croissance cellulaire peut être endommagé, permettant une prolifération incontrôlée des cellules. Il en résulte une tumeur de la thyroïde, soit cancéreuse (maligne), soit non cancéreuse (bénigne). D'autres dommages possibles dus aux radiations incluent des changements dans la composition chimique de l'hormone thyroïdienne de l'individu, altérant son action dans le corps et provoquant des symptômes cliniquement observables qui ne sont pas faciles à diagnostiquer ou à corriger.
Il existe une possibilité extrêmement lointaine que ces changements soient souhaitables, mais l'expérience globale d'endommager au hasard un organisme complexe comme le corps humain est qu'il est destructeur pour la santé.
Un vétéran de l'atome qui a participé aux essais nucléaires menés par les États-Unis dans l'atoll de Bikini à la fin des années 1940 a déclaré qu'il avait pris 75 livres au cours des quatre années suivant sa participation. Le médecin a diagnostiqué son problème comme une hypothyroïdie. Il souffrait également d'hypertension artérielle, d'asthme chronique et de fréquents épisodes de bronchite et de pneumonie. Il a eu six tumeurs diagnostiquées depuis 1949, quand il est rentré chez lui après son service militaire. Quatre ont été enlevés chirurgicalement.
Les dommages à la thyroïde d'un fœtus en développement peuvent provoquer un retard mental et d'autres anomalies graves du développement.[15]
D'autres radionucléides se logeront dans d'autres parties du corps. Si la trachée, les bronches ou les poumons sont exposés, les dommages finissent par causer des problèmes d'élocution ou respiratoires. Si des particules radioactives se logent dans l'estomac ou le tube digestif, le cœur, le foie, le pancréas ou d'autres organes ou tissus internes, les problèmes de santé seront en conséquence différents et caractéristiques de l'organe endommagé. Les radionucléides qui se logent dans la moelle osseuse peuvent provoquer une leucémie, une dépression du système immunitaire (c'est-à-dire la capacité de l'organisme à lutter contre les maladies infectieuses) ou des maladies du sang de toutes sortes.
Si la dose de rayonnement est élevée, il y a des dommages cellulaires importants et des effets sur la santé sont immédiatement observés. Des doses de rayonnement pénétrant de 1 000 rads ou plus provoquent une « friture du cerveau » avec une mort cérébrale immédiate et une paralysie du système nerveux central. C'est pourquoi personne n'a osé entrer dans le bâtiment du réacteur nucléaire de Three Mile Island paralysé lors de l'accident de 1979. Une moyenne de 30 000 roentgens (ou rads) par heure était signalée par les instruments à l'intérieur du bâtiment de confinement. Cela se convertirait en une exposition de 1 000 rads pendant deux minutes passées à l'intérieur du bâtiment. Une telle dose à l'ensemble du corps est invariablement fatale.
La dose de rayonnement à laquelle la moitié du groupe de personnes exposées devrait mourir, c'est-à-dire la dose létale à 50 pour cent, est de 250 rad. L'estimation est un peu plus élevée si seuls les jeunes hommes en excellente santé (par exemple les soldats) sont exposés. Entre 250 et 1 000 rads, la mort est généralement due à des dommages importants à l'estomac et à l'intestin. En dessous de 250 rads, la mort est principalement due à des dommages importants à la moelle osseuse et aux vaisseaux sanguins. Une dose d'environ 200 rads à un fœtus dans l'utérus est presque toujours fatale.
Les rayonnements pénétrants à des doses supérieures à 100 rad infligent de graves brûlures cutanées. Des doses plus faibles produisent des brûlures chez certaines personnes. Les vomissements et la diarrhée sont provoqués par des doses supérieures à 50 rad environ. Cependant, certaines personnes sont plus sensibles aux radiations, présentant des schémas typiques de vomissements et de diarrhée avec des doses aussi faibles que 5 rad. Un individu peut réagir différemment à différents moments de sa vie ou dans différentes circonstances. En dessous de 30 rads, pour la plupart des individus, les effets du rayonnement pénétrant externe ne se font pas ressentir immédiatement. Le mécanisme des dommages cellulaires est similaire à celui décrit pour des quantités infimes de produits chimiques radioactifs qui se logent dans le corps lui-même, et nos corps sont incapables de « ressentir » les dommages ou la mort des cellules. Ce n'est que lorsque suffisamment de cellules sont endommagées pour interférer avec le fonctionnement d'un organe ou d'un système corporel que l'individu prend conscience du problème.
En aiguisant nos perceptions, des effets de rayonnement plus subtils peuvent souvent devenir observables là où ils passaient autrefois inaperçus. Par exemple, une série de radiographies reçues par un jeune enfant peut provoquer une dépression temporaire des globules blancs, et dix jours à deux semaines après l'exposition, l'enfant contractera la grippe ou une autre maladie infectieuse. Normalement, le parent considère les deux événements comme non liés.
On peut parfois observer une mutation chez une personne qui a subi une perte de cheveux après une radiothérapie pour tuer des cellules tumorales : des cheveux qui étaient autrefois très raides peuvent être bouclés lorsqu'ils repoussent.
Une plante dont les fleurs sont normalement blanches avec des pointes rouges mais qui commence à former des fleurs uniformément rouges a muté. Un tel événement a été observé par des personnes vivant à proximité de Sellafield au Royaume-Uni.
L'utilisation de la radiothérapie pour détruire les cellules malignes a également des résultats observables. C'est un peu comme la chirurgie en ce sens qu'elle est délibérément utilisée pour tuer les cellules tumorales indésirables.

Effets probables sur la santé résultant
de l'exposition aux rayonnements ionisants

Dose en rems
(tout le corps)
Effets sur la santé
Immédiat
Différé
1 000 ou plus Mort immédiate.
« Friture du cerveau ».
Rien
600-1,000 Faiblesse, nausées, vomissements et diarrhée suivis d'une amélioration apparente. Après plusieurs jours : fièvre, diarrhée, écoulement de sang dans les intestins, hémorragie du larynx, de la trachée, des bronches ou des poumons, vomissements de sang et de sang dans les urines. Mort dans environ 10 jours. L'autopsie montre la destruction des tissus hématopoïétiques, y compris la moelle osseuse, les ganglions lymphatiques et la rate, un gonflement et une dégénérescence des cellules épithéliales des intestins, des organes génitaux et des glandes endocrines.
250-600 Nausées, vomissements, diarrhée, épilation (perte des cheveux), faiblesse, malaise, vomissements de sang, écoulement sanguin des intestins ou des reins, saignement de nez, saignement des gencives et des organes génitaux, saignement sous-cutané, fièvre, inflammation du pharynx et de l'estomac, et les anomalies menstruelles. Une destruction marquée de la moelle osseuse, des ganglions lymphatiques et de la rate provoque une diminution des cellules sanguines, en particulier des granulocytes et des thrombocytes. Atrophie radio-induite des glandes endocrines, y compris l'hypophyse, la thyroïde et les glandes surrénales.
    De la troisième à la cinquième semaine après l'exposition, la mort est étroitement corrélée au degré de leucocytopénie. Plus de 50 % meurent au cours de cette période.
    Les survivants souffrent de chéloïdes, de troubles ophtalmologiques, de dyscrasie sanguine, de tumeurs malignes et de troubles psychoneurologiques.
150-250 Nausées et vomissements le premier jour. Diarrhée et brûlures cutanées probables. Amélioration apparente pendant environ deux semaines par la suite. Mort fœtale ou embryonnaire si enceinte. Symptômes de malaise comme indiqué ci-dessus. Les personnes en mauvaise santé avant l'exposition, ou celles qui développent une infection grave, peuvent ne pas survivre.
    L'adulte en bonne santé retrouve une santé relativement normale en trois mois environ. Il ou elle peut avoir des problèmes de santé permanents, peut développer un cancer ou des tumeurs bénignes, et aura probablement une espérance de vie raccourcie. Effets génétiques et tératogènes.
50-150 Le mal des rayons aigu et les brûlures sont moins graves qu'à la dose d'exposition la plus élevée. Avortement spontané ou mortinaissance. Les effets des lésions tissulaires sont moins graves. La réduction des lymphocytes et des neutrophiles rend l'individu temporairement très vulnérable à l'infection. Il peut y avoir des dommages génétiques à la progéniture, des tumeurs bénignes ou malignes, un vieillissement prématuré et une durée de vie raccourcie. Effets génétiques et tératogènes.
10-50 La plupart des personnes ressentent peu ou pas de réaction immédiate. Les personnes sensibles peuvent souffrir du mal des rayons. Effets transitoires dans les lymphocytes et les neutrophiles. Vieillissement prématuré, effets génétiques et certains risques de tumeurs.
0-10 Rien Vieillissement prématuré, mutations légères chez les descendants, certains risques de tumeurs excessives. Effets génétiques et tératogènes.

En 1943, Hermann Müller a reçu un prix Nobel pour ses travaux sur les effets génétiques des rayonnements et a été une figure dominante dans l'élaboration des premières recommandations d'exposition aux rayonnements formulées par la Commission internationale de protection radiologique (ICRP).[16] Il a montré à travers son travail avec la drosophile, une mouche des fruits, que les rayonnements ionisants affectent non seulement l'organisme biologique qui est exposé mais aussi la graine dans le corps à partir de laquelle les générations futures sont formées.
En 1964, Hermann Müller a publié un article, « Radiation and Heredity », énonçant clairement les implications de ses recherches sur les effets génétiques (dommages à la progéniture) des rayonnements ionisants sur l'espèce humaine.[17] L'article, bien qu'accepté dans les cercles médicaux/biologiques, ne semble pas avoir affecté les décideurs politiques ou militaires qui entreprennent normalement leurs propres critiques de la recherche publiée. Müller a prédit la réduction progressive de la capacité de survie de l'espèce humaine alors que plusieurs générations ont été endommagées par l'exposition aux rayonnements ionisants. Ce problème de dommages génétiques continue d'être mentionné dans les documents officiels de radio-santé sous la rubrique « mutations légères »[18], mais ces mutations ne sont pas « comptées » comme des effets sur la santé lorsque des normes sont établies ou que les prédictions des effets sur la santé de l'exposition aux rayonnements sont fabriqué. Il est difficile de distinguer les mutations provoquées artificiellement par le rayonnement d'activités nucléaires de celles qui se produisent naturellement à partir du rayonnement terrestre ou cosmique. Une mutation légère peut s'exprimer chez l'homme sous forme d'allergie, d'asthme, de diabète juvénile, d'hypertension, d'arthrite, d'hypercholestérolémie, de légères anomalies musculaires ou osseuses ou d'autres « erreurs » génétiques. Ces défauts de constitution génétique laissent l'individu un peu moins capable de faire face aux stress et aux dangers ordinaires de l'environnement. L'augmentation du nombre de telles « erreurs » génétiques dans une lignée familiale, chacune transmise à la génération suivante, tout en augmentant en même temps les stress et les dangers dans l'environnement, conduit à la fin de la lignée familiale par l'infertilité et/ou la mort. avant l'âge de procréer. À grande échelle, un tel processus conduit à un génocide sélectif des familles ou à un suicide d'espèce.[19]
Il est vite devenu évident que la méthode habituelle de détermination d'un niveau de tolérance pour l'exposition humaine aux substances toxiques était inappropriée pour les rayonnements ionisants. Les effets sur la santé étaient similaires aux problèmes de santé normaux et étaient assez variés, allant de légers à graves dans un certain nombre de systèmes d'organes humains différents, et leur apparition pouvait être retardée pendant des années, voire des générations.

Niveaux d'exposition admissibles

Le National Council on Radiation Protection and Measurement des États-Unis a exprimé la résolution théorique de ce dilemme humain en articulant le raisonnement implicite derrière le développement ultérieur des normes de radioprotection :[20]

    Un jugement de valeur qui reflète, pour ainsi dire, une mesure de l'acceptabilité psychologique pour un individu de porter un peu plus qu'une part normale de gènes défectueux radio-induits.

Il s'agit désormais d'une approche internationalement acceptée pour établir des normes pour les substances toxiques lorsqu'il n'existe aucun niveau sûr de la substance.

En bref, cette philosophie élaborée reconnaît le fait que il n'y a pas de niveau sûr d'exposition aux rayonnements ionisants, et la recherche d'une quantification d'un tel niveau de sécurité est vaine. UNE permis niveau, basé sur une série de jugements de valeur, doit alors être fixé. Il s'agit essentiellement d'un compromis entre la santé et certains « avantages » : le travailleur reçoit un gagne-pain, la société reçoit la « protection » militaire et de l'électricité est produite. Les efforts pour mettre en œuvre ces normes admissibles incluraient alors logiquement de convaincre l'individu et la société que les effets « admissibles » sur la santé sont acceptables. Cela signifie que les effets sur la santé les plus indésirables seront rares et conformes aux effets sur la santé causés par d'autres industries socialement acceptables. Fréquemment, cependant, le travailleur et/ou le public ont l'impression que ces « pires » effets sur la santé sont les seuls effets sur la santé individuelle. Une deuxième implication de l'approche fondée sur des normes fondées sur des jugements de valeur est qu'il faut éviter toute recherche scientifique indésirable entraînant un examen public de ces jugements de valeur.
L'effet génétique considéré par les normalisateurs comme le plus inacceptable est une maladie génétique transmissible grave chez les descendants nés vivants.Ces enfants gravement endommagés sont généralement une source de souffrance pour la famille et une dépense pour la société qui doit fournir des institutions spéciales pour les handicapés mentaux et physiques. Les personnes gravement handicapées ont rarement une progéniture, beaucoup meurent, sont stériles ou sont placées en institution avant de pouvoir avoir des enfants. Les travailleurs et le public sont informés que la probabilité d'avoir une progéniture aussi gravement endommagée après une exposition aux rayonnements dans les limites autorisées est faible. Par omission, un enfant légèrement endommagé ou une fausse couche est implicitement « acceptable ».

D'une colonne dans le Yomiuri Shinbun (19 janvier 1965 édition du soir)

Une jeune fille de dix-neuf ans à Hiroshima s'est suicidée après avoir laissé un mot : « Je t'ai causé trop de problèmes, alors je mourrai comme je l'avais prévu auparavant. Elle avait été exposée à la bombe atomique alors qu'elle était encore dans le ventre de sa mère il y a dix-neuf ans. Sa mère est décédée trois ans après l'attentat. La fille souffrait d'une maladie due aux radiations, son foie et ses yeux étaient touchés dès la petite enfance. De plus, son père a quitté la maison après la mort de la mère. Il reste actuellement une grand-mère âgée de soixante-quinze ans, une sœur aînée de vingt-deux ans et une sœur cadette de seize ans. Les quatre femmes avaient gagné leur vie de leurs propres mains. Les trois sœurs ont toutes été obligées d'aller travailler lorsqu'elles ont terminé leurs études secondaires. Cette fille n'a pas eu le temps de recevoir un traitement adéquat, bien qu'elle ait un carnet de santé d'une victime d'une bombe atomique.
En tant que victime certifiée d'une bombe atomique, elle avait droit à certaines allocations médicales, mais le système [de soins médicaux pour les victimes d'une bombe atomique] ne fournissait aucune aide pour les frais de subsistance afin qu'elle puisse rechercher des soins adéquats sans se soucier excessivement de joindre les deux bouts. Il s'agit d'un angle mort dans les politiques actuelles d'aide aux victimes de la bombe atomique. Accablée de douleur et de pauvreté, sa jeune vie était devenue trop épuisée pour qu'elle puisse continuer. . . .
Il y a quelque chose au-delà de l'expression humaine dans ses mots "Je mourrai comme je l'avais prévu auparavant."

Cité dans Kenzaburo Oe, Notes d'Hiroshima, YMCA Press Tokyo (traducteur anglais Toshi Yonezawa rédacteur anglais David L. Swain).

Les normalisateurs jugent que le dommage le plus grave causé directement à la personne exposée est un cancer mortel induit par les radiations, et encore une fois, il s'agit d'un événement rare lorsque l'exposition se situe dans les limites autorisées. Tous les autres dommages directs sont par omission considérés comme « acceptables ».
Dans son rapport de 1959 recommandant des normes professionnelles pour les doses de rayonnement interne (c'est-à-dire les produits chimiques radioactifs qui sont autorisés à pénétrer dans le corps par l'air, l'eau, les aliments ou une plaie ouverte), la Commission internationale de protection radiologique (CIPR) a formulé la définition suivante :

Cela pourrait être paraphrasé pour dire que le grand public (les gouvernements) peut être disposé à accepter le nombre d'enfants aveugles, sourds, congénitalement déformés, arriérés mentaux et gravement malades résultant du niveau d'exposition admissible. Ainsi défini, le problème devient avant tout économique, puisque la société a besoin d'estimer le coût de la prestation de services aux personnes gravement handicapées. Une fois réduits à un problème économique, certains pays peuvent choisir de promouvoir la détection précoce des lésions fœtales pendant la grossesse et l'avortement provoqué lorsqu'un handicap grave est suspecté. Lorsqu'un fœtus est avorté avant seize semaines de gestation, l'événement n'a peut-être pas besoin d'être signalé et inclus dans les statistiques de l'état civil. Cela devient un non-événement, et la nation semble être en « bonne santé », ayant réduit le nombre de naissances défectueuses.
Les mutations légères, telles que l'asthme et les allergies, ne sont généralement même pas comptées comme un « coût » de la pollution. Les charges économiques, les « coûts de santé », incombent davantage à l'individu et à la famille qu'au gouvernement. Leur douleur et leur chagrin n'apparaissent pas dans l'équation risque/bénéfice. Les parents et les enfants ne connaissent pas la philosophie du « fardeau acceptable ».
La prédiction de l'ampleur du fardeau des maladies génétiques graves sur une population exposée est essentielle à cette philosophie. Cependant, les données accumulées à Hiroshima et Nagasaki n'ont pas donné de réponses claires. Que ce soit par incompétence ou par la perte de survivants de l'attentat à la bombe, décédés avant que leur histoire ne soit racontée, les chercheurs n'ont pas réussi à trouver de graves maladies génétiques clairement attribuables à l'exposition des parents aux radiations à faibles doses.[21] Les individus les plus fragiles de la population sont probablement morts de l'explosion, du feu et des traumatismes des bombes, les femmes n'ayant pas survécu assez longtemps pour tomber enceintes.[22]
Les gouvernements ne pouvaient pas utiliser la recherche sur les dommages génétiques chez les enfants des radiologues médicaux,[23] bien que ces dommages étaient mesurables, car, au début, l'exposition aux rayonnements des médecins n'était pas mesurée. Aucune estimation quantitative de la dose/réponse n'a pu être dérivée.
Les études animales sur les dommages génétiques liés aux rayonnements abondaient, et l'organisme de recommandation, la CIPR, a utilisé (et utilise toujours) des études sur la souris comme base de ses prédictions officielles des effets génétiques graves des rayonnements ionisants chez l'homme.
Pas plus tard qu'en 1980, une publication de l'Académie nationale des sciences des États-Unis de son comité sur les effets biologiques des rayonnements ionisants[24] déclarait :

Ces études sur la souris sont utilisées comme base de prédiction, et les doses admissibles sont fixées de telle sorte que le nombre attendu d'effets génétiques transmissibles graves chez les enfants des personnes exposées puisse être présumé être un acceptable fardeau pour les gouvernements qui choisissent une stratégie nucléaire.
La section d'introduction de la publication CIPR 2, 1959, déclare :

Les mutations légères sont notamment des événements de nature mineure, normalement ni signalés ni surveillés dans la population. Ils sont susceptibles d'être statistiquement masqués par des variations biologiques normales et sans lien dans l'esprit de l'individu ou de son médecin avec l'exposition. La parution continue :

Malgré cette clarté, aucun audit statistique de tous les effets sur la santé, y compris les maladies chroniques chez les personnes exposées et les mutations légères chez leur progéniture, n'a jamais été effectué. Plus de 25 ans se sont écoulés depuis la publication de ce document et le monde est entré depuis plus de 35 ans dans l'ère nucléaire.
Pas plus tard qu'en 1965, la publication CIPR 9[25] déclarait :

Le comité s'est protégé contre les accusations d'actes répréhensibles mais n'a pas réussi à protéger le public de son erreur possible. Il définit son rôle comme une recommandation, la responsabilité d'agir pour protéger les travailleurs et la santé publique incombant aux différents gouvernements nationaux. À leur tour, les gouvernements ont tendance à s'appuyer sur les recommandations de la CIPR comme la meilleure pensée d'experts internationalement respectés.
Malgré cette incertitude sur la responsabilité et les niveaux de sécurité pour l'exposition du public, 5 rem par année, plutôt que par période de 30 ans, était autorisée pour les travailleurs de l'industrie nucléaire. Le 5 rem par 30 ans a été fixé comme le moyenne dose à une population, avec un maximum de 0,5 rem par an (15 rem par 30 ans) pour tout membre individuel du public.
Pendant vingt ans, entre 1945 et 1965, la recherche en santé sur les effets de l'exposition aux rayonnements ionisants s'est concentrée sur Estimation (ne pas mesurer) le nombre de excès cancers mortels radio-induits et excès sévère maladies génétiques à prévoir dans une population (c'est-à-dire tout un pays) compte tenu de la moyenne estimée l'exposition aux rayonnements pour le pays. Les différends entre scientifiques portent généralement sur l'ampleur de ces chiffres. D'autres tragédies humaines liées aux rayonnements, telles que l'apparition plus précoce de cancers qui auraient dû être reportés à un âge avancé ou qui pourraient même ne pas survenir du tout, car l'individu serait mort naturellement avant que la tumeur ne devienne mortelle ne sont pas prises en compte dans cette recherche. Ce ne sont pas excès cancers, ce sont des cancers accélérés. Cette approche omet également d'autres troubles physiologiques tels que le dysfonctionnement des glandes thyroïdes, les maladies cardio-vasculaires, les éruptions cutanées et les allergies, l'incapacité à lutter contre les maladies contagieuses, les maladies respiratoires chroniques et la progéniture légèrement endommagée ou malade. Les implications de ces effets "légers" sur la santé de la survie des espèces semblent soit avoir échappé aux planificateurs de la technologie militaire et énergétique, soit avoir été délibérément omis de s'exprimer. D'autres limitations évidentes de cette approche de moyenne nationale incluent l'incapacité à gérer la distribution mondiale de l'air et de l'eau, de sorte que les décès et les dommages cumulatifs aux générations futures ne sont pas limités à un seul pays.
La procédure habituelle pour établir la norme pour une substance toxique ou un danger environnemental consiste à déterminer les symptômes médicaux pertinents de toxicité et à déterminer un niveau de dose en dessous duquel ces symptômes ne se produisent pas chez un adulte normal en bonne santé. Ce seuil est parfois appelé niveau de tolérance et il représente une sorte de guide de la capacité humaine à compenser la présence de la substance toxique et à maintenir une santé normale. Le niveau de tolérance pour une substance, s'il peut être déterminé, est ensuite divisé par un facteur (généralement 10) pour donner un niveau sûr. Cela permet une variabilité humaine en ce qui concerne le niveau de tolérance et également des dommages biologiques qui peuvent se produire en dessous du niveau auquel il existe des signes visibles de toxicité, c'est-à-dire une toxicité subclinique.
L'expérience humaine avec les rayonnements ionisants avait été enregistrée pendant plus de cinquante ans avant l'ère nucléaire, les premières années de manipulation de matières radioactives ayant été semées de tragédies. Le découvreur de la radiographie, W. K. Roentgen, est décédé d'un cancer des os en 1923, et les deux pionnières de son utilisation médicale, Madame Marie Curie et sa fille, Irene, sont toutes deux décédées d'une anémie aplasique à 67 et 59 ans respectivement. À cette époque, les études sur la moelle osseuse étaient rarement effectuées et il était difficile, en utilisant uniquement du sang, de distinguer l'anémie aplasique de la leucémie. Les deux maladies sont connues pour être liées aux rayonnements. Les histoires des premiers radiologues qui ont dû se faire amputer des doigts ou des bras abondent. Il y avait des épidémies majeures parmi les travailleurs des radiations, comme celle parmi les femmes qui peignaient les cadrans au radium des montres pour les faire briller dans le noir. Enfin, il y a eu les horribles explosions nucléaires à Hiroshima et Nagasaki.
La douloureuse période de croissance dans la compréhension des effets nocifs des rayonnements ionisants sur le corps humain a été marquée par l'abaissement périodique du niveau d'exposition aux rayonnements autorisé pour les travailleurs dans les professions liées aux rayonnements. Par exemple, l'exposition professionnelle admissible aux rayonnements ionisants aux États-Unis a été fixée à 52 roentgen (rayons X) par an en 1925,[26] 36 roentgen par an en 1934,[27] 15 rem par an en 1949[28] et 5 à 12 rem par an de 1959 (selon la moyenne par an au-delà de 18 ans) jusqu'à aujourd'hui.[29] Récemment, des efforts ont été déployés pour augmenter les doses admissibles de rayonnements ionisants à certains organes tels que la thyroïde et la moelle osseuse[30] malgré des recherches montrant la radiosensibilité de ces tissus. Cette nouvelle tendance reflète probablement des pressions économiques plutôt que physiologiques, en particulier compte tenu de l'absence d'un audit acceptable du coût physiologique.

Normes de radioprotection

En 1952, la Commission internationale de protection radiologique (CIPR) a publié ses recommandations pour limiter l'exposition humaine aux sources externes de rayonnement. L'organisation nouvellement formée a accepté la norme convenue par les physiciens nucléaires des États-Unis, du Canada et du Royaume-Uni après la Seconde Guerre mondiale.[31] En 1959, il a publié ses recommandations pour limiter l'exposition humaine aux sources internes de rayonnement. Les premières limites de dose de la CIPR par an étaient : 5 rem pour l'ensemble du corps, les gonades ou la moelle osseuse active 30 rem pour les os, la peau ou la thyroïde 75 rem pour les mains, les bras, les pieds ou les jambes et 15 rem pour toutes les autres parties du corps. Ces normes ne s'appliquaient qu'aux sources « artificielles », autres que les expositions médicales à des fins diagnostiques ou thérapeutiques au bénéfice du patient exposé.
La publication 2 de la CIPR, en 1959, ne recommandait pas plus de 5 rem par an d'exposition externe ou interne à l'ensemble du corps en raison de l'inhalation, de l'ingestion ou de l'absorption de produits chimiques radioactifs dans le corps. Parfois, cela a été mal interprété et les travailleurs ont été autorisés à recevoir jusqu'à 5 rem internes et 5 rem d'exposition externe aux rayonnements pendant un an. Une autre clause permettant de faire la moyenne des doses sur des années au-delà de l'âge de 18 ans, a donné une excuse pour des doses encore plus élevées.
En termes de quantité de dose corps entier reçue dans une radiographie pulmonaire (environ 0,03 rem à l'heure actuelle), cette recommandation pour les travailleurs permettait l'équivalent de 400 radiographies pulmonaires certaines années avec un 170 (aujourd'hui) dose moyenne de radiographie pulmonaire (externe et interne) par an. Avant 1970, certains appareils à rayons X utilisés dans les programmes de radiographie pulmonaire de masse donnaient jusqu'à 3 rem par radiographie pulmonaire.
Quand on regarde la dose à la moelle osseuse, les niveaux admissibles sont encore plus troublants. En 1970, la dose moyenne à la moelle osseuse pour une radiographie pulmonaire était de 0,001 à 0,006 rem avec une moyenne d'environ 0,005 rem. En termes de dose à la moelle osseuse, la recommandation de rayonnement de la CIPR pour les travailleurs autorise jusqu'à la dose équivalente à la moelle osseuse de 1 000 radiographies pulmonaires par an.
La CIPR a recommandé que les membres du grand public ne reçoivent pas plus d'un dixième de l'exposition professionnelle ou 0,5 rem par an, la dose équivalente à la moelle osseuse d'environ 100 radiographies pulmonaires actuelles par an. La dose à la moelle osseuse est importante pour estimer la probabilité de provoquer un cancer des os, une leucémie, une anémie aplasique ou d'autres troubles sanguins. Les rayons X médicaux pénètrent moins les os que les tissus mous, ce qui les rend précieux pour « représenter » les os. Pour cette raison, les comparaisons entre les expositions aux rayonnements des travailleurs du nucléaire et les expositions aux rayons X médicaux sont davantage fondées sur la dose à la moelle osseuse de chacun que sur la dose aux tissus mous.
Ces recommandations d'exposition aux rayonnements sont restées essentiellement les mêmes jusqu'en 1978, date à laquelle, dans la Publication 26 de la CIPR, une recommandation a été faite pour augmenter les niveaux de rayonnement autorisés pour l'homme à partir de sources de rayonnement artificielles (à l'exclusion de celui à des fins médicales). Pour la « cohérence interne » des recommandations, il y avait des arguments valables pour adapter les normes d'exposition d'organes particuliers aux recommandations d'exposition du corps entier - mais une réduction aussi bien qu'une augmentation aurait permis d'atteindre cet objectif. Par exemple, la CIPR a estimé que si le corps entier pouvait recevoir 5 rem par an, la moelle osseuse active ne devrait pas être limitée à 5 rem par an. Cela a été utilisé comme une raison pour augmenter la dose de moelle osseuse autorisée de 5 rem à 42 rem avec apparemment peu de considération pour les dommages accrus aux os et aux organes producteurs de sang.
La Publication 26 de la CIPR réitère également la nécessité de permettre l'exposition humaine afin de profiter des « avantages économiques et sociaux » des industries nucléaires. Il est difficile de comprendre comment cette conclusion a été atteinte alors que tant de nouvelles recherches sont disponibles pour documenter les maladies humaines associées aux niveaux d'exposition admissibles actuels.[32] Peut-être, compte tenu de la préoccupation scientifique contemporaine pour abaissement expositions aux rayonnements, les recommandations de la publication 26 de la CIPR sont une initiative politique visant à maintenir la ligne aux niveaux réglementaires actuels. En tout cas, il s'agit d'un document à visée politique plutôt que scientifique.
Certains organismes de réglementation nationaux, tels que la Commission de contrôle de l'énergie atomique au Canada, ont rapidement mis en œuvre la publication 26 de la CIPR en augmentant les niveaux de radium admissibles dans l'eau potable, réduisant ainsi les coûts de nettoyage pour les sociétés minières d'uranium. Étant donné que certains membres de la communauté nationale de la radioprotection au Canada et ailleurs siègent à la CIPR, la responsabilité de ce qu'ils recommandent à l'échelle nationale ne peut être attribuée de manière crédible à un organisme de recommandation international.

La publication 2 de la CIPR (1959) est d'un intérêt particulier car elle indique clairement que les défauts génétiques graves induits par les rayonnements et les décès par cancer résultant des normes recommandées devraient être rares et difficilement distinguables des variations « naturelles » dues à des causes non radiologiques. . Le document poursuit en soulignant que de légères mutations chez la progéniture et une mauvaise santé générale chez les personnes exposées seraient les effets les plus fréquents de l'exposition sur la santé, mais elles ne pourraient être «détectées» que par des enquêtes épidémiologiques. La publication 2 de la CIPR n'a fait aucune recommandation que cette dégradation généralisée plus subtile de la santé publique être mesuré, bien qu'ils aient mentionné qu'il pourrait être mesuré.[33] À aucun moment, les gouvernements n'ont tenté de documenter pleinement les effets les plus subtils sur la santé.
Les travailleurs, les militaires et le grand public ont eu l'impression que l'exposition aux rayonnements comporte un faible risque de mourir d'un cancer et que les chances d'y échapper sont meilleures que celles d'échapper à un accident de voiture. Les probabilités d'apparition précoce de maladies cardiaques, de diabète sucré, d'arthrite, d'asthme ou d'allergies graves - tous entraînant un état de santé prolongé - ne sont jamais mentionnées. La plupart des gens ne savent pas que les rayonnements ionisants peuvent provoquer des avortements spontanés, des mortinaissances, des décès de nourrissons, des asthmes, des allergies graves, une dépression du système immunitaire (avec un risque accru d'infections bactériennes et virales), des leucémies, des tumeurs solides, des malformations congénitales ou des troubles mentaux et retard physique chez les enfants. La plupart des tragédies susmentionnées affectent directement l'individu ou la cellule familiale et la société seulement indirectement. Le Dr R. Mole, membre de la CIPR et du NRPB britannique, a déclaré : « La considération la plus importante est le jugement de valeur généralement accepté selon lequel les pertes embryonnaires précoces sont peu préoccupantes sur le plan personnel ou social. »[34] Des jugements de valeur similaires sont portés avec en ce qui concerne les autres effets sur la santé. Les problèmes de santé sont externalisés, c'est-à-dire placés hors de la responsabilité du gouvernement, et ils sont supportés par les individus et leurs familles.
La prise de décision risque/bénéfice résultant de l'équilibrage des « effets sur la santé » par rapport aux « bénéfices économiques et sociaux » est basée sur le risque et le bénéfice pour société, c'est-à-dire les gouvernements, plutôt que le coût pour l'individu ou l'unité familiale. Des jugements de valeur ont été portés quant au niveau des effets sur la santé et des décès « acceptables » pour le public. En raison du contrôle militaire des études sur les bombes atomiques et du besoin militaire de personnel pour manipuler les matières radioactives, bon nombre de ces jugements de valeur ont été dissimulés dans le secret pour des raisons de « sécurité nationale ». Le sujet a été rendu compliqué aux étrangers, les décisions étaient réservées aux experts. Les paroles désormais célèbres du président Dwight D. Eisenhower, « Gardez le public confus »[35] au sujet de la fission nucléaire afin que le gouvernement puisse obtenir l'acceptation du public des essais d'armes en surface au Nevada, ont certainement été accomplies. Un nombre croissant de personnes aux États-Unis et ailleurs ont perdu toute confiance dans les déclarations faites par les représentants du gouvernement, à cause du jargon scientifique utilisé pour masquer la vérité.
Aux États-Unis, les dossiers d'exposition aux rayonnements externes (film badge et lectures TLD[a]) sont soigneusement conservés pour les travailleurs, mais les dossiers de santé correspondants pour les travailleurs ne sont pas conservés et analysés au niveau national. Dans d'autres pays, en particulier ceux qui ont une médecine socialisée, d'excellents dossiers de santé sont conservés mais des dossiers précis d'exposition aux rayonnements sont négligés.La collecte et l'analyse des dossiers d'exposition aux rayonnements ainsi que l'expérience de la mauvaise santé, y compris les problèmes chroniques à long terme (non mortels), sont nécessaires afin d'évaluer avec précision les problèmes de santé liés aux rayonnements. Le simple enregistrement de la première cause de décès des travailleurs n'est pas suffisant.

  1. TLD -- dosimètre thermoluminescent, utilisé pour mesurer les doses de rayonnement individuelles des travailleurs. Il contient des puces radiosensibles et doit être soigneusement examiné pour le type de rayonnement qu'il est censé détecter. Dans une étude pilote réalisée aux États-Unis, certains processeurs de TLD ont découvert que certaines de leurs puces étaient totalement insensibles au type de rayonnement pour lequel elles avaient été achetées. Voir P. Plato et G. Hudson, « Performance Testing of Personnel Dosimetry Services : Alternatives and Recommendations for a Personnel Dosimetry Testing Program », US Nuclear Regulatory Commission (NUREG/CR-1593), 1980, p. 9.

Le public est encore plus désavantagé que le travailleur. Il n'y a aucun enregistrement cumulatif d'expositions aux rayonnements pour des membres individuels du public provenant d'essais nucléaires, d'industries nucléaires militaires ou commerciales partout dans le monde. En raison de ce vide dans la tenue des dossiers, il est difficile, voire impossible, de contester les prédictions de la CIPR.
La collecte inadéquate d'informations sur la santé publique par les gouvernements rend difficile pour les scientifiques préoccupés par l'augmentation des niveaux d'exposition aux rayonnements de documenter les changements dans la santé publique. Le problème n'est pas qu'ils sont de piètres scientifiques, mais qu'ils n'ont pas accès à des informations détaillées, car les gouvernements n'ont pas réussi à les collecter. Les changements de santé qui peuvent être détectés, malgré de mauvais dossiers, ne représentent qu'une infime proportion de l'ensemble des sans-papiers.
L'une des clés pour comprendre la priorité qu'un pays accorde aux conséquences sanitaires des choix de défense nationale et énergétiques est la précision de ses mesures des effets sanitaires qui en résultent. Les mesures des effets sur la santé peuvent être effectuées par des expérimentations animales contrôlées ou l'observation des effets d'expositions humaines non planifiées. Ces mesures servent d'audit des effets sur la santé humaine ou de contrôle a posteriori de l'exactitude des prédictions. Cette technique d'observation contrôlée est normalement appliquée lorsqu'un nouveau médicament ou une nouvelle procédure médicale est introduit dans l'usage général. Une prédiction doit prouver sa valeur dans la vraie vie.
Comme on pouvait s'y attendre, les estimations de dose/réponse prédictives pour l'exposition aux rayonnements et les effets graves sur la santé spécifiquement choisis ont été prolifiques aux États-Unis. Non seulement les États-Unis ont maintenu un contrôle étroit et un intérêt pour la recherche sur les survivants japonais de l'exposition aux radiations du bombardement nucléaire d'Hiroshima et de Nagasaki, mais ils disposent également d'un système de laboratoires de recherche parrainés par le gouvernement et contrôlés successivement par la Commission de l'énergie atomique, le Administration de la recherche et du développement énergétiques et ministère de l'Énergie. Ces organismes ont été à l'origine de presque tous les documents de recherche originaux publiés entre 1945 et 1977 sur les effets sur la santé des rayonnements ionisants. Étant donné que les effets sur la santé liés aux rayonnements sont le résultat de la production, des essais et de l'utilisation d'armes atomiques, les objectifs militaires et le secret militaire ont influencé à la fois le choix des questions de recherche et la publication des résultats aux États-Unis. L'ère nucléaire est fondée sur l'acceptation publique de ses conséquences, par conséquent, « prouver » que l'acceptation publique est « rationnelle » a une très haute priorité pour le gouvernement et les scientifiques employés par l'industrie. Ils ont tout intérêt à vérifier le statu quo.
Avant l'interdiction des essais d'armes nucléaires en surface en 1963, les États-Unis ont déclenché au moins 183 essais nucléaires dans l'atmosphère, plus que toutes les autres nations du monde réunies. Environ la moitié de ces tests ont été déclenchés près du territoire sous tutelle du Pacifique de Micronésie, placé sous la protection des États-Unis par les Nations Unies après la Seconde Guerre mondiale, et l'autre moitié a été déclenchée sur les 1 350 milles carrés du site d'essai du Nevada au nord de Las Vegas. . En 1978, les États-Unis avaient déclenché 400 bombes nucléaires supplémentaires sous terre dans le Nevada, dont certaines étaient officiellement reconnues pour avoir « divulgué » de grandes quantités de produits chimiques radioactifs. Certains des tests portaient sur des armes britanniques, car il utilise également le site de test du Nevada. Des tests souterrains sont toujours en cours aux États-Unis[36], en URSS et en Polynésie française. Dans l'hémisphère nord, des essais en surface ont également été déclenchés par l'URSS, la Chine et l'Inde et dans l'hémisphère sud par la France et l'Afrique du Sud.
Les essais nucléaires du Nevada ont répandu des poisons radioactifs dans le centre et l'est des États-Unis et au Canada, et ont produit dans la stratosphère une couche de matière radioactive qui entoure le globe. Ils provoquent également la formation d'oxydes nitriques dans l'atmosphère qui descendent ensuite sur terre sous forme de pluies acides. Des produits chimiques radioactifs peuvent maintenant être trouvés dans les organes, les tissus et les os de chaque individu dans l'hémisphère nord, et la contamination des explosions nucléaires passées continuera de causer des problèmes environnementaux et sanitaires pendant des centaines de milliers d'années, même si toutes les activités nucléaires sont arrêtées. aujourd'hui. Les tests sibériens affectent la région polaire nord.
La pollution de l'hémisphère sud, bien que moindre qu'au nord, progresse dans le même sens. Bien que les États-Unis et la Grande-Bretagne aient cessé les essais nucléaires dans l'océan Pacifique, la France ne les a pas interrompus et il semble que l'Afrique du Sud ait commencé à les tester. On pense que le Brésil, l'Argentine et d'autres pays développent une capacité d'armes nucléaires.
Un rapport de 1977 du Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements atomiques a déclaré que vingt essais nucléaires atmosphériques - six dans l'hémisphère nord et quatorze dans l'hémisphère sud - ainsi que des essais souterrains non numérotés, ont eu lieu entre 1972 et 1977. En tant que résultat de cet essai nucléaire, les doses de rayonnement à la population ont augmenté d'environ 2 pour cent dans l'hémisphère nord et de 6 pour cent dans l'hémisphère sud par rapport à la dose estimée en 1970. Les essais d'armes nucléaires effectués entre 1972 et 1977 étaient insignifiants par rapport à cela. entre 1945 et 1963.

Cette estimation n'inclut pas la dose de carbone radioactif (carbone 14) qui, en raison de sa demi-vie de 5730 ans, persiste dans la chaîne alimentaire humaine et n'a pas encore fait son tribut humain total. À des fins de comparaison, 100 mrad est à peu près égal à la quantité de rayonnement qu'une personne reçoit du rayonnement naturel au cours d'une année de vieillissement chronologique. L'engagement de dose des essais d'armes nucléaires est étalé sur une période de cinquante ans, la majeure partie de la dose étant délivrée la première année.
Les victimes de la pollution radioactive n'ont pas manqué en Occident à étudier à la fois pour affiner les prédictions des dommages biologiques et vérifier l'adéquation des prédictions par rapport à la situation réelle. Vérification adéquation des prédictions signifie inclure tous les coûts cachés qui doivent finalement être payés, y compris les dommages causés à l'agriculture et à la biosphère. La surveillance gouvernementale devrait également inclure la divulgation complète des résultats au public comme test de l'acceptabilité de ces coûts et comme évaluation des jugements portés pour la société par les experts nucléaires.

La réponse évidente est que nous pouvons, bien sûr, trouver un moyen de mesurer les gains et les pertes en matière de santé, seule la volonté de le faire fait défaut. Afin de mesurer les changements subtils de la santé, un bon système de rapport et d'enregistrement est nécessaire, ainsi qu'une protection de la vie privée pour l'individu et une analyse biostatistique continue des données accumulées. Des corpus entiers de théorie statistique, tels que l'analyse séquentielle, utilisée pour le contrôle de la qualité des produits, et l'analyse du système, utilisée pour prédire le résultat d'une interaction compliquée entre des variables interdépendantes, doivent être utilisés dans le secteur de la santé publique. Cela pourrait fournir une technologie de santé publique capable de gérer la technologie militaire et industrielle, capable d'agir comme un contrôle de la réalité sur les prédictions et de donner un avertissement précoce des dangers résultant de l'intérieur du grand système et menaçant la survie de la nation ou, en fait, la Race humaine. La détection biostatistique des problèmes doit être suivie d'études pathologiques, cytologiques et autres études de confirmation. Aucun engagement systématique aussi sérieux envers la santé publique n'est évident par rapport à cette question nucléaire, où que ce soit dans le monde. Les gouvernements semblent ignorer que les politiques économiques et militaires peuvent être destructrices pour la santé humaine au sein de la nation.
La question des rayonnements est encore plus confuse par les statisticiens et les spécialistes de la santé publique qui prétendent qu'il existe des problèmes inhérents et insurmontables qui rendent impossible la surveillance des effets de la pollution sur la santé publique.[38] Ces professionnels semblent se limiter, consciemment ou inconsciemment, aux systèmes actuels de collecte de données et aux outils mathématiques inadéquats. C'est comme décider qu'il est impossible de se rendre sur la Lune en partant du principe que le seul moyen de transport possible est un avion de ligne commercial. Il faudra très probablement des initiatives scientifiques de terrain pour que les gouvernements commencent à agir aussi fermement pour protéger la santé publique qu'ils agissent pour promouvoir leurs propres stratégies économiques et militaires.
Nombreux sont ceux qui ont pris conscience que les stratégies de sécurité nationale, notamment le stockage d'armes nucléaires, accroissent l'insécurité individuelle. Les stratégies économiques nationales à forte intensité de capital, conçues pour équilibrer les flux de dollars d'import/export, peuvent causer des ravages chez le citoyen individuel qui doit faire face aux effets secondaires de l'inflation et du chômage. La négligence du gouvernement à l'égard de la surveillance de la santé par rapport aux stratégies économiques et militaires n'est cependant pas encore perçue par le public comme un problème grave.
Il devrait être évident que la pollution de l'environnement par les produits de fission entraînera une grande variété de changements physiologiques chez les personnes qui y sont exposées. Il y a peu de désaccord parmi les scientifiques en ce qui concerne cette conclusion.
Il y a aussi peu de controverse sur la tragédie causée par la fission incontrôlée - qu'elle soit délibérément ou accidentellement déclenchée, que ce soit à partir d'un accident de réacteur nucléaire ou d'une ogive qui explose.
La question qui suscite la controverse est la suivante : quels effets sur la santé devraient être reconnus comme importants pour la planification budgétaire ? « Important » peut se rapporter à l'acceptation publique du problème, ou à l'argent qui doit être versé pour l'indemnisation des dommages, ou aux années productives perdues en raison d'une invalidité prématurée ou du décès des travailleurs. Une fois les effets significatifs sur la santé identifiés, la quantification de ces effets devient le principal objectif sociétal. Cela donne lieu à des controverses scientifiques. La controverse scientifique actuelle sur les rayonnements de faible intensité concerne l'estimation du nombre de « décès excessifs par cancer » induits par les rayonnements qui sont liés à une dose donnée de rayonnements ionisants. Les préoccupations fiscales se sont concentrées sur les cancers en excès induits par les rayonnements et les préoccupations scientifiques sur la prédiction de ce résultat.
Ces excès de nombre de cancers sont importants pour les planificateurs qui souhaitent montrer que leurs schémas de développement sont moins nocifs qu'un schéma alternatif. Ils sont importants pour les représentants du gouvernement qui doivent décider d'assumer ou non le fardeau financier d'ordonner l'évacuation d'une zone dangereuse dans un accident de réacteur comme celui de Three Mile Island. Ils sont importants pour les compagnies d'assurance, car ils permettent de calculer la responsabilité théorique en cas d'accident. Ils sont importants pour les législateurs qui doivent équilibrer les risques (décès) par rapport à certains avantages militaires ou économiques. Ils sont importants pour les planificateurs stratégiques qui calculent les « dommages collatéraux », c'est-à-dire le nombre de morts humaines, après une attaque atomique.
Ces nombres d'effets sur la santé spécifiquement sélectionnés, « décès excessifs par cancer induits par les rayonnements », prédits sur la base de la réaction « de l'homme moyen » à une dose moyenne donnée de rayonnement ionisant, sont de peu d'utilité pour les individus. Premièrement, personne n'est vraiment un « homme moyen ». En outre, les populations peuvent varier dans la proportion de personnes ayant une sensibilité supérieure à la moyenne aux dommages causés par les rayonnements. Deuxièmement, une « mortalité excessive par cancer induite par les rayonnements » est l'un des problèmes de santé les moins susceptibles de se produire lors d'une exposition à des rayonnements de faible intensité. Des scénarios plus probables sont l'accélération du rayonnement d'un cancer causée par un autre facteur, comme le tabagisme[b], l'expression clinique plus précoce du cancer, des tumeurs bénignes ou des problèmes de santé non malins connexes. Troisièmement, même si la personne a un cancer, il est presque impossible de présenter des preuves pour prouver que son cancer est le excès celui qui n'aurait pas eu lieu sans l'exposition aux rayonnements. Par conséquent, une indemnisation pour les dommages est presque impossible à obtenir. Un seul vétéran des États-Unis exposé aux radiations dans le cadre de son programme de bombe nucléaire n'a jamais été indemnisé : Orvile Kelly. Environ six mois avant sa mort, la Veterans Administration a admis que sa maladie pouvait être attribuée à une exposition aux rayonnements. Environ 1 000 demandes d'anciens combattants ont été refusées.[39]

  1. De nombreux chercheurs pensent que le principal agent cancérigène dans les cigarettes est le polonium 210, un produit radioactif dérivé du gaz radon qui est libéré par les mines d'uranium et les résidus de broyage.

L'approche « rationnelle » habituelle de la planification des risques par rapport aux avantages par les gouvernements est irrationnelle du point de vue de l'individu. Elle sape la capacité de l'individu à contrôler et à comprendre son environnement et à tenir le gouvernement responsable devant son électorat.
Le corps humain est façonné avec délicatesse et les dons uniques de chaque personne sont destinés à enrichir la famille humaine. La quantification grossière des dommages aléatoires aux personnes qui est utilisée pour justifier les gains politiques ou militaires de la nation peut être qualifiée de barbarie sophistiquée. C'est la pensée décadente de ceux qui ont accepté le règne de la force et qui envisagent une future terre gouvernée par un pays puissant (les USA ou l'URSS) avec un monopole des armes de destruction massive, capable de terroriser toutes les autres nations en co- opérant avec une certaine forme d'économie mondiale et de partage des ressources de leur choix.

Il faut dire un mot sur la physique de la santé, une spécialité académique relativement nouvelle qui a émergé depuis le largage de la bombe atomique. L'étude systématique des questions de santé radiologique a commencé à l'Université de Chicago lorsque le premier réacteur nucléaire a commencé à fonctionner le 2 décembre 1942. Principalement sous la direction des physiciens EO Wollan, HM Parker, CC Gamertsfelder, KZ Morgan, JC Hart, RR Coveyou, OG Landsverk et LA Pardue, il a grandi pour devenir une discipline reconnue de niveau universitaire.[40]
Alors qu'il s'agissait d'une spécialité indispensable, sa prédilection pour les soi-disant "sciences dures" - physique, chimie et ingénierie - et sa négligence des "sciences douces" - biologie, physiologie et psychologie - ont eu tendance à créer les agents de radioprotection plutôt que les professionnels de la santé.
Dans un message du président de la Health Physics Society publié dans le numéro de juillet 1971 du Journal de physique de la santé,[41] Dade W. Moeller a déclaré :

L'adhésion à la Health Physics Society est plus large que, mais comprend, les physiciens de la santé autorisés qui ont passé des examens de qualification. Ces derniers doivent généralement détenir un diplôme d'études collégiales avec une majeure en physique, chimie ou ingénierie, et une année de formation supérieure en mesures de rayonnement et pratiques de sécurité.
Dade W. Moeller poursuit en décrivant les membres qui avaient un diplôme universitaire :

Même des membres de la Health Physics Society se sont plaints du parti pris pro-nucléaire de sa publication[42], mais cela a rarement été exprimé aussi clairement que dans ce discours de Dade Moeller. Après avoir signalé un besoin de 2 000 à 3 000 physiciens de la santé supplémentaires d'ici l'an 2000 juste pour soutenir le fonctionnement des centrales nucléaires, il a exhorté les membres à être actifs : « Pour paraphraser un vieil adage, « mettons tous notre bouche là où est notre argent » .'
Malheureusement, la Health Physics Society ne sera probablement pas à l'avant-garde pour parler au nom des travailleurs et des membres du public dont la santé est menacée par les industries nucléaires. L'exception évidente et remarquable à cette déclaration est le Dr Karl Z. Morgan qui est resté un étudiant de la vie ouvert, honnête et indépendant. Le Dr Morgan s'est prononcé courageusement en faveur de la réduction de l'exposition des travailleurs et du public aux rayonnements et de l'évitement de toutes les expositions inutiles. Ce faisant, il s'est aliéné bon nombre de ses pairs et a mis en péril son propre poste de chercheur et d'enseignant. Karl Morgan était un ami d'Hermann Müller et il se souvient de l'avertissement du généticien au sujet de saper la santé d'une nation et de ses enfants.[43]
Les États-Unis, une nation nucléaire de premier plan, n'ont fourni aucune étude fiable sur la santé humaine, ni pour confirmer ni pour infirmer leur prédiction des effets sur la santé humaine de l'exposition à des rayonnements chroniques de faible niveau, ni même pour fournir un suivi sanitaire systématique des les groupes importants exposés aux rayonnements afin qu'il y ait à terme une étude aussi fiable. Les prédictions des effets sur la santé sont basées principalement sur les effets signalés à Hiroshima et Nagasaki et l'applicabilité de ces estimations à l'exposition chronique à de faibles doses d'une population normale a toujours été douteuse.[21]
Le gouvernement américain a également omis de fournir au travailleur ou au public des professionnels de la santé qualifiés dont les emplois sont indépendants de l'industrie nucléaire et dont la formation et les antécédents leur permettraient d'alerter les gens sur une situation de santé qui se détériore lentement. Une tenue de dossiers et des rapports adéquats obligeraient le public à prendre conscience des problèmes, et probablement à faire face à des questions ultimes telles que : pour quel bénéfice perçu la société peut-elle sacrifier la santé des générations futures ?
Le physicien de la santé, tout en exerçant une fonction de sûreté nécessaire au sein des installations nucléaires, ne remplit pas le rôle d'avocat de la santé dans cette situation. Son travail consiste à faire respecter les réglementations, à ne pas les remettre en cause et à soutenir la direction de la centrale nucléaire même s'il est clair que la direction a tort.[44] Ce n'est pas tant le résultat de la malveillance qu'un résultat normal de croire « autorisé » est la même chose que « sûr », et de croire que les règlements actuels sont « très sûrs ». Il devient alors acceptable de manipuler des matières radioactives et de tricher un peu sur les surexpositions.
La première clé pour comprendre l'engagement des gouvernements à assurer la survie des citoyens est l'adoption d'un processus de vérification pour tester sa prédiction des effets graves sur la santé résultant de ses stratégies économiques et militaires. Aux États-Unis, cela conduit à un jugement préliminaire selon lequel les individus ont été considérés comme consommables. Les dommages à la santé causés par les rayonnements associés à des entreprises militaires ou économiques n'ont pas été facilement identifiables à la cause ou immédiatement apparents pour le public. Aucun effort délibéré pour retracer et rendre public tous les effets sur la santé n'a été fait. En fait, lorsqu'une recherche a commencé à montrer de tels effets, le chercheur a été « discrédité » et son financement a été interrompu.
Sur la base de la négligence du gouvernement américain en matière de suivi et de tenue de dossiers sur les personnes exposées aux rayonnements, et de son manque de préoccupation pour les effets génétiques légers, l'agitation du public américain en ce qui concerne le développement ultérieur de la technologie nucléaire est hautement rationnel. La poursuite de la négligence et de l'indifférence du gouvernement actuel est au mieux irrationnelle et au pire génocidaire. Nous pouvons observer le même syndrome de comportement irrationnel dans d'autres nations nucléaires qui connaissent des troubles publics.
Bien que les problèmes inhérents à la production d'armes nucléaires et d'énergie nucléaire atteignent un sommet d'échelle aux États-Unis, ils sont vécus dans tous les pays dotés de la technologie nucléaire. Lorsqu'un pays peut conserver d'excellents dossiers de santé publique, il a de piètres dossiers sur les expositions individuelles aux rayonnements. Là où un autre conserve des antécédents détaillés d'exposition aux rayonnements, il n'a pas d'antécédents médicaux détaillés. Tant qu'une partie de l'information fait défaut, le travailleur et le grand public sont obligés de se fier aux prédictions faites par des «experts reconnus» qui ne sont pas vérifiées par des études factuelles. Il s'agit vraiment d'une prévision sans audit autorisé. La promotion de la technologie nucléaire dans les pays en développement alors que l'industrie perd son soutien dans le monde développé est encore plus inquiétante.
Avant de poursuivre, il convient de souligner certains concepts de radioprotection importants pour les travailleurs du nucléaire, le grand public et le personnel médical. Premièrement, l'assurance « aucun danger immédiat » en ce qui concerne l'exposition aux rayonnements ionisants est vide lorsqu'elle masque les effets à long terme résultant de l'incorporation de produits radiochimiques dans les tissus sensibles et/ou les résultats de l'amplification biologique des dommages cellulaires ou génétiques radio-induits erreurs. Deuxièmement, les tests indépendants d'urine, de matières fécales, d'expiration, de tissus prélevés en chirurgie, de dents de lait et de cheveux pour la radioactivité doivent devenir des tests de laboratoire de routine à des fins de diagnostic médical alors que nous essayons de faire face à la pollution par les produits de fission déjà présente dans la biosphère. Troisièmement, lors de l'évaluation de l'impact d'une fuite, d'un rejet anormal, d'un effluent normal ou d'un déchet radioactif, il est essentiel de connaître les produits radiochimiques impliqués : leurs propriétés physiques et biologiques, les voies potentielles pour l'homme et la durée pendant laquelle ils restent toxiques. . Quatrièmement, les effets des rayonnements sur la santé diffèrent selon l'âge de la personne exposée, son état physique et son expérience antérieure.
La deuxième clé des priorités gouvernementales dans la prise de décision se trouve dans le contexte historique du développement nucléaire. Ceci est examiné plus tard. Il faut d'abord essayer de comprendre les pratiques de la technologie nucléaire dans les secteurs militaire et civil.


EFFETS STOCHASTIQUES ET NON STOCHASTIQUES DE L'EXPOSITION AUX RAYONNEMENTS

Stochastique signifie de nature aléatoire. Il existe une comptabilité statistique pour toutes les maladies qui pourraient être causées par l'un des différents xénobiotiques ou cancérogènes. Toute occurrence aléatoire d'une maladie qui ne peut être attribuée uniquement aux rayonnements est stochastique. En ce qui concerne le cancer, il est extrêmement difficile de dire si un cancer particulier est attribuable à une exposition spécifique car la plupart des cancers ont une période de latence de 20 ans entre l'exposition et la manifestation. Par conséquent, les effets de l'exposition chronique aux rayonnements à faible dose sont considérés comme stochastiques. Aux niveaux de diagnostic, où les doses sont faibles, les effets stochastiques sont aléatoires et les chances d'avoir un effet sont extrêmement faibles. Quelques personnes peuvent ressentir un effet de l'exposition aux rayonnements, mais cela ne peut pas être prédit. Les risques radiologiques liés à l'imagerie diagnostique sont considérés comme stochastiques. De plus, les effets sur l'hérédité et la cancérogenèse sont considérés comme stochastiques (5).

Les rayonnements ionisants à fortes doses provoquent certains effets spécifiques. Par conséquent, à certaines doses, certains résultats prévisibles peuvent être déterminés. On les appelle effets non stochastiques ou déterministes. Ces effets sont très prévisibles et vont des aberrations sanguines et chromosomiques à la maladie des rayons jusqu'à une mort certaine, selon la dose, le débit de dose, l'âge, la capacité immunitaire d'un individu et le type d'exposition aux rayonnements.

Pour les rayonnements γ et X, l'exposition mesurée en grays et sieverts (rads et rems) est égale cependant, ce n'est pas le cas pour les rayonnements neutroniques ou lorsque le facteur de qualité est supérieur à 1 pour la conversion entre rads et rems. Les effets non stochastiques (déterministes) comprennent le syndrome hématologique (pancytopénie), l'érythème, le syndrome gastro-intestinal (mal des rayons) et le syndrome du système nerveux central (tableau 2).

Résumé des effets non stochastiques (déterministes) (5)

Un concept utilisé pour évaluer la toxicité est celui de la dose létale à 50 % de la population (DL50) exposés à l'agent observé à un moment précis. Le DL50 à 30 j (LD50/30) pour les humains en raison de l'exposition aux rayonnements ionisants est d'environ 2,5 à 4,5 Gy (250 à 450 rad). Cette estimation pour les humains varie entre les différentes sources et est principalement empirique. Par conséquent, les données concrètes ne sont pas disponibles. Dans d'autres organismes, la LD50/30 facteur a été établi par des expériences (tableau 3) (5).

LD50/30 Valeurs pour différentes espèces (5)


258 Effets biologiques des rayonnements ionisants

Nous entendons beaucoup de choses apparemment contradictoires sur les effets biologiques des rayonnements ionisants. Il peut provoquer le cancer, des brûlures et la chute des cheveux, mais il est utilisé pour traiter et même guérir le cancer. Comment comprendre ces effets ? Encore une fois, il y a une simplicité sous-jacente dans la nature, même dans les organismes biologiques complexes. Tous les effets des rayonnements ionisants sur les tissus biologiques peuvent être compris en sachant que les rayonnements ionisants affectent les molécules à l'intérieur des cellules, en particulier les molécules d'ADN.

Examinons brièvement les molécules à l'intérieur des cellules et leur fonctionnement. Les cellules ont de longues molécules d'ADN à double hélice contenant des codes chimiques appelés codes génétiques qui régissent la fonction et les processus entrepris par la cellule. C'est pour avoir démêlé la structure en double hélice de l'ADN que James Watson, Francis Crick et Maurice Wilkins ont reçu le prix Nobel. Les dommages causés à l'ADN consistent en des ruptures de liaisons chimiques ou d'autres modifications des caractéristiques structurelles de la chaîne d'ADN, entraînant des modifications du code génétique. Dans les cellules humaines, nous pouvons avoir jusqu'à un million de cas individuels de dommages à l'ADN par cellule et par jour. Il est remarquable que l'ADN contienne des codes qui vérifient si l'ADN est endommagé ou peut se réparer. C'est comme un mécanisme de vérification et de réparation automatique. Cette capacité de réparation de l'ADN est vitale pour maintenir l'intégrité du code génétique et pour le fonctionnement normal de l'organisme tout entier. Il doit être constamment actif et doit réagir rapidement. Le taux de réparation de l'ADN dépend de divers facteurs tels que le type et l'âge de la cellule. Une cellule avec une capacité endommagée à réparer l'ADN, qui aurait pu être induite par des rayonnements ionisants, peut effectuer l'une des actions suivantes :

  • La cellule peut entrer dans un état de dormance irréversible, appelé sénescence.
  • La cellule peut se suicider, c'est ce qu'on appelle la mort cellulaire programmée.
  • La cellule peut entrer dans une division cellulaire non régulée conduisant à des tumeurs et des cancers.

Étant donné que les rayonnements ionisants endommagent l'ADN, qui est essentiel à la reproduction cellulaire, ils ont le plus d'effet sur les cellules qui se reproduisent rapidement, y compris la plupart des types de cancer. Ainsi, les cellules cancéreuses sont plus sensibles aux radiations que les cellules normales et peuvent être facilement tuées par celles-ci. Le cancer se caractérise par un dysfonctionnement de la reproduction cellulaire, et peut également être causé par des rayonnements ionisants. Sans contradiction, les rayonnements ionisants peuvent être à la fois un remède et une cause.

Pour discuter quantitativement des effets biologiques des rayonnements ionisants, nous avons besoin d'une unité de dose de rayonnement directement liée à ces effets. Tous les effets des rayonnements sont supposés être directement proportionnels à la quantité d'ionisation produite dans l'organisme biologique. La quantité d'ionisation est à son tour proportionnelle à la quantité d'énergie déposée. Par conséquent, nous définissons un unité de dose de rayonnement appelé le rad, comme d'un joule d'énergie ionisante déposé par kilogramme de tissu, qui est

Par exemple, si une personne de 50,0 kg est exposée à des rayonnements ionisants sur tout son corps et qu'elle absorbe 1,00 J, alors sa dose de rayonnement pour tout le corps est

Si les mêmes 1,00 J d'énergie ionisante étaient absorbés dans son seul avant-bras de 2,00 kg, alors la dose à l'avant-bras serait

et le tissu non affecté aurait une dose de zéro rad. Lors du calcul des doses de rayonnement, vous divisez l'énergie absorbée par la masse de tissu affecté. Vous devez spécifier la région touchée, comme le corps entier ou l'avant-bras en plus de donner la dose numérique en rads. L'unité SI pour la dose de rayonnement est le gray (Gy) , qui est défini comme étant

Cependant, le rad est encore couramment utilisé. Bien que l'énergie par kilogramme dans 1 rad soit faible, elle a des effets significatifs car l'énergie provoque l'ionisation. L'énergie nécessaire pour une seule ionisation est de quelques eV, soit moins de . Ainsi, 0,01 J d'énergie ionisante peut créer un grand nombre de paires d'ions et avoir un effet au niveau cellulaire.

Les effets des rayonnements ionisants peuvent être directement proportionnels à la dose en rads, mais ils dépendent également du type de rayonnement et du type de tissu. Autrement dit, pour une dose donnée en rads, les effets dépendent du fait que le rayonnement est rayons X ou un autre type de rayonnement ionisant. Dans la discussion précédente de la gamme de rayonnement ionisant, il a été noté que l'énergie est déposée dans une série d'ionisations et non dans une seule interaction. Chaque paire d'ions ou ionisation nécessite une certaine quantité d'énergie, de sorte que le nombre de paires d'ions est directement proportionnel à la quantité d'énergie ionisante déposée. Mais, si la portée du rayonnement est petite, comme c'est le cas pour s, alors l'ionisation et les dommages créés sont plus concentrés et plus difficiles à réparer pour l'organisme, comme le montre la (Figure). Les dommages concentrés sont plus difficiles à réparer pour les organismes biologiques que les dommages étalés, de sorte que les particules à courte portée ont des effets biologiques plus importants. L'efficacité biologique relative (EBR) ou facteur de qualité (QF) est donné dans (Figure) pour plusieurs types de rayonnements ionisants - l'effet du rayonnement est directement proportionnel au RBE. Une unité de dose plus étroitement liée aux effets sur les tissus biologiques est appelée roentgen équivalent man ou rem et est définie comme étant la dose en rads multipliée par l'efficacité biologique relative.

L'image montre l'ionisation créée dans les cellules par et radiation. En raison de sa portée plus courte, l'ionisation et les dommages créés par est plus concentré et plus difficile à réparer pour l'organisme. Ainsi, le RBE pour s est supérieur au RBE pour s, même s'ils créent la même quantité d'ionisation à la même énergie.

Donc, si une personne avait une dose au corps entier de 2,00 rad de rayonnement, la dose en rem serait . Si la personne a reçu une dose au corps entier de 2,00 rad de rayonnement, alors la dose en rem serait . Les s aurait 20 fois plus d'effet sur la personne que le s pour la même énergie déposée. L'équivalent SI du rem est le sievert (Sv), défini comme étant , pour que

Les RBE donnés dans (Figure) sont approximatifs, mais ils donnent certaines indications. Par exemple, les yeux sont plus sensibles aux radiations, car les cellules du cristallin ne se réparent pas. Les neutrons causent plus de dégâts que rayons, bien que les deux soient neutres et aient de grandes portées, car les neutrons provoquent souvent un rayonnement secondaire lorsqu'ils sont capturés. Notez que les RBE sont de 1 pour les hautes énergies s, s, et les rayons X, trois des types de rayonnement les plus courants. Pour ces types de rayonnement, les valeurs numériques de la dose en rem et en rad sont identiques. Par exemple, 1 rad de le rayonnement est également de 1 rem. Pour cette raison, les rads sont encore largement cités plutôt que rem. (Figure) résume les unités utilisées pour le rayonnement.

« Activité » fait référence à la source radioactive tandis que « dose » fait référence à la quantité d'énergie provenant du rayonnement qui est déposé dans une personne ou un objet.

Un niveau d'activité élevé ne signifie pas grand-chose si une personne est loin de la source. L'activité d'une source dépend de la quantité de matière (kg) ainsi que de la demi-vie. Une courte demi-vie produira beaucoup plus de désintégrations par seconde. Rappeler que . En outre, l'activité diminue de façon exponentielle, ce qui est vu dans l'équation .

Efficacité biologique relative
Type et énergie de rayonnement RBE 1
rayons X 1
des rayons 1
rayons supérieurs à 32 keV 1
rayons inférieurs à 32 keV 1.7
Neutrons, thermiques à lents (<20 keV) 2–5
Neutrons, rapides (1-10 MeV) 10 (corps), 32 (yeux)
Protons (1–10 MeV) 10 (corps), 32 (yeux)
rayons de désintégration radioactive 10–20
Ions lourds des accélérateurs 10–20
Unités de rayonnement
Quantité Nom de l'unité SI Définition Ancienne unité Conversion
Activité Becquerel (bq) pourriture/s Curie (Ci)
Dose absorbée Gris (Gy) 1 J/kg rad
Équivalent de dose Sievert (Sv) 1 J/kg × RBE rem

Les effets à grande échelle des rayonnements sur les humains peuvent être divisés en deux catégories : les effets immédiats et les effets à long terme. (Figure) donne les effets immédiats des expositions du corps entier reçues en moins d'une journée. Si l'exposition aux rayonnements est étalée sur plus de temps, des doses plus importantes sont nécessaires pour provoquer les effets énumérés. Cela est dû à la capacité du corps à réparer partiellement les dommages. Toute dose inférieure à 100 mSv (10 rem) est appelée dose faible, 0,1 Sv à 1 Sv (10 à 100 rem) est appelée dose modérée et toute dose supérieure à 1 Sv (100 rem) est appelée dose élevée. Il n'existe aucun moyen connu de déterminer après coup si une personne a été exposée à moins de 10 mSv.

Effets immédiats des rayonnements (adultes, corps entier, exposition unique)
Dose en Sv 2 Effet
0–0.10 Aucun effet observable.
0.1 – 1 Diminution légère à modérée du nombre de globules blancs.
0.5 Stérilité temporaire 0,35 pour les femmes, 0,50 pour les hommes.
1 – 2 Réduction significative du nombre de cellules sanguines, brèves nausées et vomissements. Rarement mortel.
2 – 5 Nausées, vomissements, perte de cheveux, lésions sanguines graves, hémorragie, décès.
4.5 DL50/32. Mortel pour 50 % de la population dans les 32 jours suivant l'exposition s'il n'est pas traité.
5 – 20 Les pires effets dus à un dysfonctionnement des systèmes de l'intestin grêle et du sang. Survie limitée.
>20 Mortel en quelques heures en raison de l'effondrement du système nerveux central.

Les effets immédiats s'expliquent par les effets des rayonnements sur les cellules et la sensibilité des cellules à reproduction rapide aux rayonnements. Le premier indice qu'une personne a été exposée à des radiations est un changement dans la numération globulaire, ce qui n'est pas surprenant puisque les cellules sanguines sont les cellules qui se reproduisent le plus rapidement dans le corps. À des doses plus élevées, des nausées et une chute des cheveux sont observées, qui peuvent être dues à une interférence avec la reproduction cellulaire. Les cellules de la muqueuse du système digestif se reproduisent également rapidement et leur destruction provoque des nausées. Lorsque la croissance des cellules ciliées ralentit, les follicules pileux s'amincissent et se cassent. Des doses élevées provoquent une mort cellulaire importante dans tous les systèmes, mais les doses les plus faibles qui causent des décès le font en affaiblissant le système immunitaire par la perte de globules blancs.

Les deux effets à long terme connus des rayonnements sont le cancer et les anomalies génétiques. Les deux sont directement attribuables à l'interférence du rayonnement avec la reproduction cellulaire. Pour des doses élevées de rayonnement, le risque de cancer est raisonnablement bien connu à partir d'études sur les groupes exposés. Les survivants d'Hiroshima et de Nagasaki et un plus petit nombre de personnes exposées par leur profession, comme les peintres de cadrans au radium, ont été entièrement documentés. Les victimes de Tchernobyl seront étudiées pendant de nombreuses décennies, certaines données étant déjà disponibles. Par exemple, une augmentation significative du cancer de la thyroïde chez l'enfant a été observée. Le risque de cancer radio-induit pour des doses faibles et modérées est généralement assumé proportionnel au risque connu pour des doses élevées. Dans cette hypothèse, toute dose de rayonnement, aussi faible soit-elle, comporte un risque pour la santé humaine. C'est ce qu'on appelle l'hypothèse linéaire et c'est peut-être prudent, mais est controversé. Il existe certaines preuves que, contrairement aux effets immédiats des rayonnements, les effets à long terme sont cumulatifs et il y a peu d'autoréparation. Ceci est analogue au risque de cancer de la peau lié à l'exposition aux UV, qui est connu pour être cumulatif.

Il existe une période de latence d'apparition du cancer radio-induit d'environ 2 ans pour la leucémie et de 15 ans pour la plupart des autres formes. La personne est à risque pendant au moins 30 ans après la période de latence. En omettant de nombreux détails, le risque global de décès par cancer radio-induit par an et par rem d'exposition est d'environ 10 sur un million, ce qui peut être écrit comme suit .

Si une personne reçoit une dose de 1 rem, son risque chaque année de mourir d'un cancer radio-induit est de 10 sur un million et ce risque se poursuit pendant environ 30 ans. Le risque à vie est donc de 300 sur un million, soit 0,03 %. Étant donné qu'environ 20 pour cent de tous les décès dans le monde sont dus au cancer, l'augmentation due à une exposition de 1 rem est impossible à détecter démographiquement. Mais 100 rem (1 Sv), qui était la dose reçue par le survivant moyen d'Hiroshima et de Nagasaki, entraîne un risque de 3 pour cent, qui peut être observé en présence d'un taux d'incidence normal ou naturel de 20 pour cent.

L'incidence des défauts génétiques induits par les radiations est d'environ un tiers de celle des décès par cancer, mais elle est beaucoup plus mal connue. Le risque à vie d'un défaut génétique dû à une exposition de 1 rem est d'environ 100 sur un million ou , mais l'incidence normale est de 60 000 sur un million. La preuve d'une si petite augmentation, aussi tragique soit-elle, est presque impossible à obtenir. Par exemple, il n'y a aucune preuve d'une augmentation des défauts génétiques parmi la progéniture des survivants d'Hiroshima et de Nagasaki. Les études animales ne semblent pas bien corrélées avec les effets sur les humains et ne sont pas très utiles. Pour le cancer et les défauts génétiques, l'approche de la sécurité a été d'utiliser l'hypothèse linéaire, qui est probablement une surestimation des risques de faibles doses. Certains chercheurs prétendent même que de faibles doses sont bénéfique. L'hormèse est un terme utilisé pour décrire des réponses biologiques généralement favorables à de faibles expositions aux toxines ou aux rayonnements. Ces faibles niveaux peuvent aider certains mécanismes de réparation à se développer ou permettre aux cellules de s'adapter aux effets des faibles expositions. Des effets positifs peuvent survenir à de faibles doses, ce qui pourrait être un problème à des doses élevées.

Même les estimations des hypothèses linéaires des risques sont relativement faibles, et la personne moyenne n'est pas exposée à de grandes quantités de rayonnement. (Figure) répertorie les doses moyennes annuelles de rayonnement de fond provenant de sources naturelles et artificielles pour l'Australie, les États-Unis, l'Allemagne et les moyennes mondiales. Les rayons cosmiques sont partiellement protégés par l'atmosphère et la dose dépend de l'altitude et de la latitude, mais la moyenne est d'environ 0,40 mSv/an. Un bon exemple de la variation de la dose de rayonnement cosmique avec l'altitude vient de l'industrie du transport aérien. Le personnel surveillé montre une moyenne de 2 mSv/an. Un vol de 12 heures peut vous donner une exposition de 0,02 à 0,03 mSv.

Les doses provenant de la Terre elle-même sont principalement dues aux isotopes de l'uranium, du thorium et du potassium, et varient considérablement d'un endroit à l'autre. Certains endroits ont de grandes concentrations naturelles d'uranium et de thorium, produisant des doses dix fois supérieures à la valeur moyenne.Les doses internes proviennent des aliments et des liquides que nous ingérons. Les engrais contenant des phosphates contiennent du potassium et de l'uranium. Nous sommes donc tous un peu radioactifs. Le carbone 14 a environ 66 Bq/kg de radioactivité alors que les engrais peuvent avoir plus de 3000 Bq/kg de radioactivité. Les expositions diagnostiques médicales et dentaires proviennent principalement des rayons X. Il convient de noter que les doses de rayons X ont tendance à être localisées et deviennent beaucoup plus petites avec des techniques améliorées. (Figure) montre les doses typiques reçues au cours de divers examens radiographiques diagnostiques. Notez la forte dose d'un scanner. Alors que les tomodensitogrammes ne représentent que moins de 20 pour cent des procédures de radiographie effectuées aujourd'hui, ils représentent environ 50 pour cent de la dose annuelle reçue.

Le radon est généralement plus prononcé sous terre et dans les bâtiments à faible échange d'air avec le monde extérieur. Presque tous les sols contiennent des et , mais le radon est plus faible dans les sols principalement sédimentaires et plus élevé dans les sols granitiques. Ainsi, l'exposition du public peut varier considérablement, même sur de courtes distances. Le radon peut se diffuser du sol dans les maisons, en particulier les sous-sols. L'exposition estimée pour est controversé. Des études récentes indiquent qu'il y a plus de radon dans les maisons qu'on ne le pensait, et il est supposé que le radon peut être responsable de 20 pour cent des cancers du poumon, étant particulièrement dangereux pour ceux qui fument également. De nombreux pays ont introduit des limites sur les concentrations de radon admissibles dans l'air intérieur, exigeant souvent la mesure des concentrations de radon dans une maison avant sa vente. Ironiquement, on pourrait soutenir que les niveaux plus élevés d'exposition au radon et leur variabilité géographique, associés au manque de preuves démographiques de tout effet, signifient que les rayonnements de faible niveau sont moins dangereux qu'on ne le pensait auparavant.

Protection contre les radiations

Les lois réglementent les doses de rayonnement auxquelles les personnes peuvent être exposées. La plus grande dose professionnelle au corps entier autorisée dépend du pays et est d'environ 20 à 50 mSv/an et est rarement atteinte par les travailleurs médicaux et nucléaires. Des doses plus élevées sont autorisées pour les mains. Des doses beaucoup plus faibles sont autorisées pour les organes reproducteurs et les fœtus des femmes enceintes. Les doses par inadvertance au public sont limitées à de doses professionnelles, à l'exception de celles causées par l'énergie nucléaire, qui ne peuvent légalement exposer le public à plus de de la limite professionnelle ou 0,05 mSv/an (5 mrem/an). Ce chiffre n'a été dépassé aux États-Unis qu'au moment de l'accident de Three Mile Island (TMI) en 1979. Tchernobyl, c'est une autre histoire. Une surveillance étendue avec une variété de détecteurs de rayonnement est effectuée pour assurer la sécurité radiologique. L'augmentation de la ventilation dans les mines d'uranium a abaissé la dose à environ 1 mSv/an.

Sources de rayonnement de fond et doses moyennes
La source Dose (mSv/an) 3
La source Australie Allemagne États Unis Monde
Rayonnement naturel – externe
Rayons cosmiques 0.30 0.28 0.30 0.39
Sol, matériaux de construction 0.40 0.40 0.30 0.48
Gaz radon 0.90 1.1 2.0 1.2
Rayonnement naturel – interne
0.24 0.28 0.40 0.29
Médical et dentaire 0.80 0.90 0.53 0.40
LE TOTAL 2.6 3.0 3.5 2.8

Pour limiter physiquement les doses de rayonnement, on utilise des blindages, on augmente la distance à partir d'une source et de limiter la temps d'exposition.

(Figure) illustre comment ils sont utilisés pour protéger à la fois le patient et le prothésiste dentaire lorsqu'une radiographie est prise. Le blindage absorbe le rayonnement et peut être assuré par n'importe quel matériau, y compris suffisamment d'air. Plus la distance à la source est grande, plus le rayonnement se propage. Moins une personne est exposée à une source donnée, plus la dose reçue par la personne est faible. Les doses de la plupart des diagnostics médicaux ont diminué ces dernières années en raison de films plus rapides qui nécessitent moins de temps d'exposition.

Doses typiques reçues lors des examens radiographiques diagnostiques
Procédure Dose efficace (mSv)
Coffre 0.02
Dentaire 0.01
Le crâne 0.07
Jambe 0.02
Mammographie 0.40
Lavement baryté 7.0
IG supérieur 3.0
Tête CT 2.0
TDM de l'abdomen 10.0

Stratégie de résolution de problèmes

Vous devez suivre certaines étapes pour les calculs de dose, qui sont

Étape 1.Examinez la situation pour déterminer qu'une personne est exposée à des rayonnements ionisants.

Étape 2.Identifiez exactement ce qui doit être déterminé dans le problème (identifiez les inconnues). Les problèmes les plus simples demandent un calcul de dose.

Étape 3.Faites une liste de ce qui est donné ou peut être déduit du problème tel qu'énoncé (identifier les connus). Recherchez des informations sur le type de rayonnement, l'énergie par événement, l'activité et la masse de tissu affecté.

Étape 4.Pour les calculs de dose, vous devez déterminer l'énergie déposée. Cela peut prendre une ou plusieurs étapes, selon les informations fournies.

Étape 5.Divisez l'énergie déposée par la masse du tissu affecté. Utilisez des unités de joules pour l'énergie et des kilogrammes pour la masse. S'il s'agit d'une dose en Sv, utilisez la définition qui .

Étape 6.S'il s'agit d'une dose en mSv, déterminer le RBE (QF) du rayonnement. Rappeler que .

Étape 7.Vérifiez la réponse pour voir si elle est raisonnable : est-ce que cela a du sens ? La dose doit être cohérente avec les chiffres indiqués dans le texte pour les expositions diagnostiques, professionnelles et thérapeutiques.

Calculer la dose en rem/an pour les poumons d'un employé d'une usine d'armement qui inhale et conserve une activité de dans un accident. La masse de tissu pulmonaire touché est de 2,00 kg, le plutonium se désintègre par émission d'un 5,23 MeV particule, et vous pouvez supposer la valeur la plus élevée de l'EBR pour s de (Figure).

La dose in rem est définie par et . L'énergie déposée est divisée par la masse de tissu affecté puis multipliée par le RBE. Ces deux dernières quantités sont données, et donc la tâche principale dans cet exemple sera de trouver l'énergie déposée en un an. Puisque l'activité de la source est donnée, nous pouvons calculer le nombre de désintégrations, multiplier par l'énergie par désintégration et convertir MeV en joules pour obtenir l'énergie totale.

L'activité décline/s. Ainsi, le nombre de désintégrations par an est obtenu en multipliant par le nombre de secondes dans une année :

Ainsi, l'énergie ionisante déposée par an est

La division par la masse du tissu affecté donne

Un Gray est de 1,00 J/kg, et donc la dose en Gy est

Notez tout d'abord que la dose est donnée à deux chiffres, car le RBE n'est (au mieux) connu qu'à deux chiffres. Quelle que soit la norme, cette dose de rayonnement annuelle est élevée et aura un effet dévastateur sur la santé du travailleur. Pire encore, le plutonium a une longue demi-vie radioactive et n'est pas facilement éliminé par l'organisme, il restera donc dans les poumons. Être un émetteur rend les effets 10 à 20 fois pires que la même ionisation produite par s, rayons ou rayons X. Une activité de est créé par seulement de (laissé comme problème de fin de chapitre à vérifier), justifiant en partie les affirmations selon lesquelles le plutonium est la substance la plus toxique connue. Son danger réel dépend de la probabilité qu'il soit répandu parmi une grande population puis ingéré. L'héritage meurtrier de la catastrophe de Tchernobyl, par exemple, n'a rien à voir avec le plutonium qu'il a rejeté dans l'environnement.

Risque versus bénéfice

Les doses médicales de rayonnement sont également limitées. Les doses diagnostiques sont généralement faibles et ont encore diminué avec des techniques améliorées et des films plus rapides. À l'exception peut-être des radiographies dentaires de routine, la radiothérapie n'est utilisée à des fins diagnostiques que lorsque cela est nécessaire, de sorte que le faible risque est justifié par le bénéfice du diagnostic. Les radiographies pulmonaires donnent les doses les plus faibles - environ 0,1 mSv au tissu affecté, avec moins de 5 pour cent de diffusion dans les tissus qui ne sont pas directement imagés. D'autres procédures de radiographie vont jusqu'à environ 10 mSv dans une tomodensitométrie et environ 5 mSv (0,5 rem) par radiographie dentaire, encore une fois, les deux n'affectant que le tissu imagé. Les images médicales avec des radiopharmaceutiques donnent des doses allant de 1 à 5 mSv, généralement localisées. Une exception est la scintigraphie thyroïdienne utilisant . En raison de sa demi-vie relativement longue, il expose la thyroïde à environ 0,75 Sv. L'isotope est plus difficile à produire, mais sa courte demi-vie limite l'exposition de la thyroïde à environ 15 mSv.

Regardez des particules alpha s'échapper d'un noyau de polonium, provoquant une désintégration alpha radioactive. Voyez comment les temps de décroissance aléatoires sont liés à la demi-vie. Cliquez pour ouvrir le média dans un nouveau navigateur.

Résumé de la section

  • Les effets biologiques des rayonnements ionisants sont dus à deux effets qu'ils ont sur les cellules : l'interférence avec la reproduction cellulaire et la destruction de la fonction cellulaire.
  • Une unité de dose de rayonnement appelée rad est définie en termes d'énergie ionisante déposée par kilogramme de tissu :

Questions conceptuelles

Isotopes qui émettent les radiations sont relativement sûres à l'extérieur du corps et exceptionnellement dangereuses à l'intérieur. Pourtant ceux qui émettent les radiations sont dangereuses à l'extérieur et à l'intérieur. Expliquer pourquoi.

Pourquoi le radon est-il plus étroitement associé au cancer du poumon que d'autres types de cancer ?

L'EBR pour les /> à basse énergie est de 1,7, alors que celui pour les /> à plus haute énergie n'est que de 1. Expliquez pourquoi, en considérant comment la plage de rayonnement dépend de son énergie.

Quelles méthodes de radioprotection ont été utilisées dans l'appareil illustré sur la première photo de (Figure) ? Lesquelles ont été utilisées dans la situation montrée sur la deuxième photo ?

Quel radio-isotope pourrait poser problème dans les maisons construites en parpaings fabriqués à partir de résidus miniers d'uranium ? (C'est le cas des maisons et des écoles dans certaines régions proches des mines d'uranium.)

Certains types de cancer sont-ils plus sensibles aux rayonnements que d'autres ? Si oui, qu'est-ce qui les rend plus sensibles ?

Supposons qu'une personne avale des matières radioactives par accident. Quelles informations sont nécessaires pour pouvoir évaluer les dommages possibles ?

Problèmes et exercices

Quelle est la dose en mSv pour : (a) une radiographie de 0,1 Gy ? (b) 2,5 mGy d'exposition aux neutrons à l'œil ? (c) 1,5 mGy de exposition?

Trouvez la dose de rayonnement en Gy pour : (a) Une série de radiographies fluoroscopiques de 10 mSv. (b) 50 mSv d'exposition cutanée par un émetteur. (c) 160 mSv de et rayons de la dans ton corps.

Combien de Gy d'exposition sont nécessaires pour donner à une tumeur cancéreuse une dose de 40 Sv si elle est exposée à activité?

Quelle est la dose en Sv dans un traitement anticancéreux qui expose le patient à 200 Gy de des rayons?

La moitié du rayons de sont absorbés par un blindage en plomb de 0,170 mm d'épaisseur. La moitié de la les rayons qui traversent la première couche de plomb sont absorbés dans une seconde couche d'égale épaisseur. Quelle épaisseur de plomb absorbera tout sauf un sur 1000 d'entre eux des rayons?

Un plombier d'une centrale nucléaire reçoit une dose au corps entier de 30 mSv en 15 minutes tout en réparant une vanne cruciale. Trouvez le risque annuel de décès par cancer induit par les radiations et le risque d'anomalie génétique à partir de cette exposition maximale autorisée.

Dans les années 1980, le terme picowave était utilisé pour décrire l'irradiation des aliments afin de vaincre la résistance du public en jouant sur la sécurité bien connue du rayonnement micro-ondes. Trouvez l'énergie en MeV d'un photon ayant une longueur d'onde d'un picomètre.

Trouver la masse de qui a une activité de .

Notes de bas de page

    Valeurs approximatives, difficiles à déterminer. Multipliez par 100 pour obtenir la dose en rem. Multipliez par 100 pour obtenir la dose en mrem/an.

Glossaire

gray (Gy) l'unité SI pour la dose de rayonnement qui est définie comme étant hypothèse linéaire hypothèse selon laquelle le risque est directement proportionnel au risque de doses élevées rad l'énergie ionisante déposée par kilogramme de tissu sievert l'équivalent SI du rem efficacité biologique relative (RBE) un nombre qui exprime la quantité relative de dommages qu'une quantité fixe d'ionisants le rayonnement d'un type donné peut infliger aux tissus biologiques facteur de qualité identique à l'efficacité biologique relative équivalent roentgen homme (rem) une unité de dose plus étroitement liée aux effets sur les tissus biologiques faible dose une dose inférieure à 100 mSv (10 rem) dose modérée une dose de 0,1 Sv à 1 Sv (10 à 100 rem) dose élevée une dose supérieure à 1 Sv (100 rem) hormèse terme utilisé pour décrire des réponses biologiques généralement favorables à de faibles expositions aux toxines ou à la protection contre les rayonnements une technique pour limiter l'exposition aux rayonnements

Le sort du bourdon

À l'aide d'une installation de rayonnement à l'Université de Stirling, nous avons étudié l'effet des débits de dose généralement observés dans la CEZ sur les colonies commerciales de bourdons qui ont été exposées pendant un mois.

Nous avons choisi les bourdons pour plusieurs raisons : premièrement, ces insectes sont des pollinisateurs essentiels, donc tout effet peut avoir des conséquences sur l'écosystème deuxièmement, il existe des études sur l'impact des pesticides montrant comment les bourdons réagissent au stress et troisièmement, les bourdons sont utilisés au sein du système international pour Radiological Protection (ICRP) qui définit les lignes directrices auxquelles chaque pays doit adhérer. Cependant, à l'heure actuelle, il existe peu de données sur la façon dont les abeilles réagissent à l'exposition chronique aux rayonnements.

Nous avons constaté que l'exposition à des débits de dose comparables à la CEZ entraînait une réduction du nombre de reines produites à partir des colonies - avec des estimations supérieures d'une réduction de 30 à 45 % par rapport aux colonies non exposées. Les reines sont importantes car les bourdons sont des insectes annuels et socialement organisés, ce qui signifie que les colonies ne vivent qu'un an et que seule la reine se reproduit avec l'aide des ouvrières pour la collecte de nourriture et l'entretien de la colonie. Les reines de l'année précédente hiberneront pendant l'hiver et commenceront une nouvelle colonie au printemps.

La santé des populations de bourdons est utilisée comme indicateur au sein du Système international de protection radiologique. Shutterstock

La reine commence une nouvelle colonie et produit des ouvrières jusqu'à la fin de l'été lorsqu'elle passe à la production de mâles ou de nouvelles reines. Par la suite, la colonie meurt et les nouvelles reines hibernent à nouveau.

Les nouvelles reines sont nettement plus grosses que les mâles et sont considérées comme plus gourmandes en ressources à produire. Plus il y aura de reines produites, plus il y aura de nids de bourdons l'année suivante. Une réduction de la production de reines est une réponse courante au stress et a été démontrée dans l'exposition aux insecticides.

Nous avons également montré que les colonies de bourdons se développaient plus lentement lorsqu'elles étaient exposées aux radiations, atteignant leur poids maximal une semaine plus tard que les colonies non exposées. L'étude n'a pas trouvé d'effet sur le poids de la colonie ou sur la durée de vie de la colonie ou des abeilles individuelles. La relation entre le débit de dose et les effets n'était pas linéaire, ce qui indiquerait qu'une augmentation proportionnelle du rayonnement entraînerait directement une diminution de la production de reines. Au lieu de cela, la relation était une courbe montrant qu'une réponse proportionnelle plus significative s'est produite à des niveaux de rayonnement inférieurs.


PREUVES À L'APPUI DE L'HORMÈSE DE RADIATION

Études épidémiologiques

L'un des premiers endroits où nous trouvons des preuves à l'appui de l'hormèse des radiations se trouve dans les données sur les survivants de la bombe atomique. La figure 3 montre l'incidence de la leucémie en fonction de la dose de rayonnement. Notez que les points de données diminuent en fait en dessous de l'incidence naturelle de la leucémie dans la plage des faibles doses. De nombreux scientifiques ont essayé d'effacer cette partie du graphique comme un artefact statistique, mais cela ressemble certainement à l'effet hormétique proposé du rayonnement illustré à la figure 2.

Incidence de la leucémie en fonction de la dose de rayonnement chez les survivants de la bombe atomique au Japon. (Réimprimé avec la permission de (3).)

Deux études ont examiné les taux de mortalité dans les zones de rayonnement naturel élevé. Une étude en Chine a comparé une zone avec une exposition moyenne aux rayonnements de 2,31 mSv/an (231 mrem/an) avec une zone similaire avec une exposition moyenne de seulement 0,96 mSv/an (96 mrem/an) (9). Le taux de mortalité par cancer était plus faible dans le groupe à fond élevé, mais cette différence n'était statistiquement significative que dans le groupe des 40 à 70 ans (c. Une étude en Inde a montré une corrélation inverse entre les niveaux de rayonnement de fond et l'incidence et la mortalité du cancer (10).

Parce qu'il y a moins d'atténuation du rayonnement cosmique à haute altitude, une région à haute altitude peut être étudiée comme une zone de fond élevé. Une de ces études a utilisé 2 régions : une région de basse altitude (<300 m [1 000 ft] 825 000 habitants) et une région de haute altitude (>900 m [3 000 ft] 350 000 habitants) (11). Le taux de mortalité par cancer était plus faible dans le groupe à haute altitude. Cette étude a été contrôlée pour l'industrialisation, l'urbanisation et l'ethnicité mais pas pour le tabagisme ou l'alimentation, ce qui peut limiter sa valeur.

Deux études ont examiné l'effet de l'exposition professionnelle aux rayonnements chez les travailleurs de l'industrie nucléaire. Une étude au Canada a découvert que les travailleurs de l'industrie nucléaire présentaient un taux de mortalité par cancer qui représentait 58 % de la moyenne nationale (12). Dans la même étude, les travailleurs de l'industrie non nucléaire présentaient une mortalité par cancer égale à 97 % de la moyenne nationale, discréditant ainsi dans ce cas « l'effet travailleur sain » qui est souvent un problème en épidémiologie. Matanoski et al. (13) ont fait état de 700 000 travailleurs de chantiers navals américains, dont 108 000 travailleurs de chantiers nucléaires. Les 29 000 travailleurs des chantiers navals nucléaires ayant reçu les doses cumulées les plus élevées (>5 mSv) avaient un taux de mortalité inférieur de 24 % (toutes causes confondues) à celui des 33 000 travailleurs non nucléaires, un groupe avec un taux de mortalité égal à celui de la population générale.

L'étude qui a attiré l'attention de la communauté de la physique de la santé a été publiée par Bernard Cohen de l'Université de Pittsburgh (14). Cohen a étudié la relation entre les niveaux de radon à domicile et les taux de cancer du poumon, avec l'idée qu'il pourrait prouver ou réfuter l'hypothèse LNT à de faibles doses de rayonnement. Le radon est un descendant de la chaîne de désintégration 238 U. Parce que son état naturel est gazeux, il peut être inhalé dans les poumons. S'il se désintègre là-bas, il devient un métal lourd qui se coince dans les voies respiratoires et émet des particules α. Ainsi, on s'attend à ce que des niveaux accrus de radon dans les foyers entraînent une augmentation de l'incidence du cancer du poumon. Cohen a délibérément choisi cette étude car elle correspond à la moyenne de population utilisée par le paradigme LNT : dans les grandes populations exposées à des quantités faibles mais mesurables de radon, une augmentation des taux de cancer devrait être détectable.

L'étude de Cohen a comparé les taux de mortalité par cancer du poumon avec les niveaux de radon dans 1 600 comtés des États-Unis. Il a découvert que le taux de mortalité par cancer du poumon diminuait de 7 % pour chaque 0,027 Bq/L (pCi/L) supplémentaire de radon dans l'air. Personne n'y croyait au début, y compris Cohen. Il a réanalysé ses données pour corriger les schémas de migration, le tabagisme et 54 autres variables socio-économiques. Il a continué à trouver une relation négative entre les niveaux de radon et les taux de mortalité par cancer du poumon.

L'étude de Cohen était très controversée dans la communauté de la physique de la santé, car elle contredisait complètement le paradigme LNT. Une critique majeure de l'étude était qu'elle supposait que l'exposition moyenne détermine le risque moyen, alors que la plupart des études épidémiologiques relient les expositions individuelles aux risques individuels. La réponse de Cohen était que les principes du paradigme LNT permettent le calcul de la moyenne de la population et, par conséquent, sa conception de l'étude devrait être un test valide de l'hypothèse. Les résultats de l'analyse de Cohen continuent de susciter des discussions et des débats.

Études expérimentales

En plus des études épidémiologiques, nous devrions également examiner les données expérimentales avant d'approuver l'idée d'hormèse radiologique. Des preuves expérimentales réelles de la réparation des dommages causés par les radiations sont disponibles depuis 1960, lorsque Elkind et Sutton-Gilbert (15) ont démontré le phénomène des dommages sublétaux et leur réparation.Une dose mortelle de rayonnement, lorsqu'elle est divisée en 2 portions et séparées de 2 heures ou plus, produit beaucoup moins de destruction cellulaire que la même dose administrée en une seule fois.

Des études plus récentes ont cherché à démontrer un effet hormétique des rayonnements. Dans une expérience, des lymphocytes irradiés avec 1,5 Gy (150 rad) ont présenté 30 à 40 % de cassures chromosomiques. Lors d'une pré-irradiation avec 0,01 à 0,03 Gy (1 à 3 rad), suivi de 1,5 Gy (150 rad), la rupture chromosomique est tombée à 15 à 20 % (16). Une autre étude a démontré non seulement une diminution des mutations lorsque les cellules étaient pré-irradiées par rapport aux cellules non pré-irradiées, mais a également montré que les types de mutations dans les cellules pré-irradiées étaient qualitativement différentes de celles des cellules non pré-irradiées (17). Une troisième étude a montré qu'une seule faible dose de rayonnement (0,001 Gy [0,1 rad]) réduisait la probabilité qu'une cellule subisse une transformation néoplasique (18).

Il peut être démontré que l'exposition aux rayonnements active les mécanismes de protection et de réparation cellulaires. Feinendegen et al. (19) ont démontré que les niveaux de glutathion dans les cellules augmentent pendant environ 5 h après une exposition aux rayonnements. Dans la même période, la synthèse d'ADN est inhibée. La réparation enzymatique précoce des dommages à l'ADN est à peu près doublée dans les cellules irradiées avec 0,25 Gy (25 rad) suivi de 2 Gy (200 rad) par rapport aux cellules irradiées uniquement avec 2 Gy (20).

Il a également été démontré que de faibles niveaux d'exposition aux rayonnements ont un effet stimulant sur le système immunitaire. Hashimoto et al. (21) tumeurs implantées dans les muscles des pattes de rats. Les rats ont ensuite été traités en 3 groupes : irradiation corporelle totale, irradiation locale du site d'implantation et aucune irradiation (témoin). Les rats ayant reçu une irradiation corporelle totale de 2 Gy (200 rads) présentaient moins de métastases, plus de lymphocytes T CD8+ dans la rate et plus de lymphocytes infiltrant la tumeur par rapport aux groupes d'irradiation locale et de contrôle. Aucun des deux régimes de radiothérapie n'a eu d'effet sur le taux de croissance de la tumeur implantée elle-même.

Plusieurs autres sources de preuves démontrent l'effet hormétique des rayonnements. Les survivants des bombes atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki, en tant que groupe, vivent plus longtemps qu'un groupe témoin (5). Dans les années 1940 et 1950, Lorenz et ses collègues ont exposé des souris et des cobayes à 110 mR/j jusqu'à leur mort naturelle. Les animaux exposés avaient une durée de vie plus longue de 2 à 14 % et un poids corporel supérieur de 50 % à celui des témoins non exposés (22).


Une petite quantité de risque de rayonnement est impliquée dans le test de résistance nucléaire. Cela peut être minimisé en exposant la personne à un protocole standardisé de base et en effectuant des tests détaillés supplémentaires uniquement si nécessaire.

Le test alternatif le plus proche et le test alternatif sans rayonnement est un Test d'échocardiographie d'effort. Dans cette enquête, le fonctionnement du cœur est étudié à l'aide d'un appareil à ultrasons. Les résultats de l'échocardiographie d'effort peuvent varier selon les compétences de la personne effectuant le test et il existe une variabilité de l'opérateur. En revanche, le stress nucléaire est peu dépendant de l'opérateur et les résultats sont plus complets.

Une autre alternative aux tests de résistance nucléaires est un Angiographie coronarienne CT. Cela utilise des radiations et est effectué après l'injection de produit de contraste intraveineux, puis la prise de photos des vaisseaux sanguins dans la circulation coronarienne. Il s'agit également d'un test non dépendant de l'opérateur.