radioéléments (suite)

Dans la méthode par rétrodiffusion, la source et le détecteur se trouvent du même côté par rapport à l’écran, et ce dernier mesure le rayonnement réfléchi.
a) Le rayonnement γ est plus pénétrant. On l’emploie pour la mesure des fortes épaisseurs. Le domaine d’utilisation dépasse 1 kg/m². Dans la vie courante, une épaisseur se traduit par la mesure d’une longueur. En physique nucléaire, on s’exprime, la plupart du temps, en densité superficielle. Pour un matériau donné, c’est par définition le produit
épaisseur × densité.
Si l’épaisseur est exprimée en centimètres, la densité l’est en grammes par centimètre cube. Dans ces conditions, une densité superficielle s’exprime en cm.g/cm³, soit g/cm². Avec le cobalt⁶⁰Co, le césium¹³⁷Cs et le thulium¹⁷⁰Tm on peut mesurer avec une bonne approximation des épaisseurs d’acier allant jusqu’à 5 et 6 cm. Le détecteur de rayonnement est un compteur de scintillations suivi d’un photomultiplicateur : pour des tôles de 1 cm, par exemple, l’erreur ne dépasse pas 5 p. 100. On utilise des jauges à rayonnement γ pour mesurer l’épaisseur des tuyaux d’acier, l’épaisseur de zinc sur des aciers galvanisés, pour vérifier les parois d’une cuve, la coque d’un navire, toutes les surfaces qui ne sont accessibles que d’un seul côté. On peut également, avec des jauges particulières, mesurer l’importance de la corrosion intérieure d’une tuyauterie, même si celle-ci est en service.
b) Les jauges qui utilisent des émetteurs β sont plus nombreuses que les jauges γ. On choisit de préférence des radioéléments ayant une période assez longue pour que le phénomène de décroissance n’introduise pas d’erreur. Les applications de ces jauges sont nombreuses dans les contrôles permanents : elles intéressent notamment la fabrication du papier, des matières plastiques, des métaux minces. Leur intérêt est non seulement de faire des mesures d’épaisseur, mais aussi de commander automatiquement les dispositifs de correction ; ceux-ci comprennent généralement, en plus de la source, une chambre à ionisation, suivie d’une lampe électromètre, un amplificateur à liaison directe et un microampèremètre fonctionnant comme un indicateur d’épaisseur. La rétrodiffusion β permet de mesurer l’épaisseur des dépôts métalliques de peinture, de vernis...
c) Le rayonnement α est peu pénétrant et sert à la mesure d’épaisseurs inférieures à 5 mg/cm² (papier très fin). La source est généralement du radium, dont le domaine d’utilisation s’inscrit dans la gamme de 1 à 60 g/m². Le compteur utilisé est un compteur de Geiger-Müller ou à scintillations.

• Les jauges de niveau. On peut, à l’aide d’un radioélément convenablement choisi, pour la plupart du temps émetteur de rayonnement γ, mesurer le niveau d’un liquide contenu dans une cuve fermée et opaque. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées.
a) Un flotteur porte la source à l’intérieur du récipient, et le détecteur est au sommet de celui-ci ; une courbe d’étalonnage (coups par mètre, hauteur du liquide) donne la hauteur du niveau.
b) On peut imaginer également la source en position fixe au fond de la cuve et mesurer le rayonnement transmis par l’ensemble liquide + atmosphère ; l’affaiblissement est directement lié à l’épaisseur du liquide, et une courbe d’étalonnage donne la hauteur du liquide dans la cuve.
c) La source de rayons γ et le détecteur sont placés l’un à côté de l’autre ; en les déplaçant solidairement, l’augmentation d’intensité des gamma, lorsque la rétrodiffusion du liquide intervient, en donne le niveau.

• Gammagraphie. La variété des rayonnements γ émis par les radioéléments fait de la gammagraphie, ou radiographie par transparence, une méthode facile et économique.

Des règles de sécurité très strictes doivent être appliquées dans l’emploi de cette technique (décrets du 20 juin 1966 et du 15 mars 1967).

• Utilisation des radioéléments comme traceurs. En métallurgie, on utilise comme traceurs le carbone¹⁴C, le soufre³⁵S, le chlore³⁶Cl et le fer⁵⁵Fe ou⁵⁹Fe. En technologie, on détermine l’usure des segments de pistons, de pneus, de revêtements intérieurs des fours à l’aide du cobalt⁶⁰Co. La détection des fuites des canalisations souterraines et des engorgements de conduites se fait avec le sodium²⁴Na, le brome⁸²Br et l’iode¹³¹I. Dans les industries du pétrole, ces mêmes radioéléments permettent de repérer la nature et la qualité des divers produits transportés dans les pipe-lines. Les études de ventilation utilisent des gaz radioactifs : l’argon¹⁴¹A et le xénon¹³⁵Xe. Les services des travaux publics étudient l’hydrologie souterraine et procèdent à la recherche des sources en utilisant le tritium³H, le chrome⁵¹Cr, le brome⁸²Br, l’iode¹³¹I. Les déplacements des sables dans certains ports peuvent être repérés grâce à l’emploi du chrome⁵¹Cr, du zinc⁶⁵Zn, du scandium⁴⁶Sc.

• Autres utilisations. Dans l’industrie des textiles, on utilise le strontium⁹⁰Sr, le thallium²⁰⁴Te, le polonium²¹⁰Po pour l’élimination des charges électrostatiques créées par frottement. Les radioéléments peuvent aussi être utilisés pour leur propriété de fluorescence : certaines peintures sont ainsi rendues lumineuses par incorporation de sels de radium²²⁶Ra, de tritium³H, de carbone¹⁴C, de krypton⁸⁵Kr, de strontium⁹⁰Sr, de prométhéum¹⁴⁷Pm ou de thallium²⁰⁴Tl.

Précisons que, depuis quelques années, de nouveaux radioéléments de la famille des transuraniens ont fait leur apparition : l’américium (T = 475 ans) utilisé dans les jauges d’épaisseur et dans les sources de neutrons, et le californium ²⁵²Cf (T = 2,2 ans).

Applications en médecine

V. curiethérapie, isotopes et radiothérapie.

Applications en agriculture

La technique qui consiste à introduire une substance radioactive dans une plante et à en suivre le cheminement a permis d’obtenir un rendement plus grand dans la production. On s’est ainsi rendu compte qu’il suffisait de répandre du phosphate sur les feuilles des plantes pour que l’assimilation se fasse à 95 p. 100, alors que l’enfouissement en terre correspondait à un rendement n’excédant pas 10 p. 100. On a pu obtenir de nouvelles variétés de plantes plus résistantes à certaines maladies que les anciennes et également fabriquer différentes espèces hybrides intéressantes.