Iode 131, césium 137, scanographie, concours manipulateur radio Nantes 2009.

On dispose de deux échantillons qui contiennent initialement (t = 0) Ie même nombre de noyaux N0. Le premier est forme d'iode 131 de demie vie radioactive t½= 8,0 jours, l'autre est forme de césium 137 de demi-vie t½ = 30 ans. Définir la demi-vie radioactive, la constante de décroissance radioactive l et établir une relation entre ces 2 grandeurs. Demi-vie : durée au bout de l'activité initiale est divisée par deux. Constante radioactive l : le nombre de désintégrations dN se produisant pendant un petit intervalle de temps dtest proportionnel au nombre de radionucléides N présents et à la durée dt : dN = - l Ndt où l est la constante de proportionnalité. Loi de décroissance radioactive : N(t) = N0 exp(-lt) ; N(t½) = ½N0 =N0 exp(-lt½) ; -lt½ = ln(0,5) = - ln 2 ; lt½ = = ln 2. Exprimer, en fonction de N0, Ie nombre N de noyaux présents dans chaque échantillon aux dates t indiquées dans Ie tableau ci-dessous. (L'usage de la loi de décroissance n' est pas nécessaire) date (t) 0 8 jours 1 an 30 ans 300 ans N( iode 131) N0 0,5N0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 N( césium 137) N0 ~N0 ~N0 0,5N0 ~ 0 Au bout d'une durée supérieure à 10 t½, l'activité est pratiquement nulle. (1 an est supérieur à 10* 8 jours ; 300 ans est égal à 10 * 30 ans). Pour une durée inférieure à 0,05 t½, l'activité a peu diminué. Lors d'incidents radioactifs, de l'iode 131 et du césium 137 peuvent etre rejetés dans l'atmosphère. Lequel de ces 2 éléments vous semble Ie plus dangereux ? Justifier. La radioactivité due au césium 137 imprégant les sols est importante pendant près de 300 ans alors que la radioactivité due à l'iode 131 disparaît au bout d'un an. Le césium 137 est le plus dangereux. A un instant donné, quel doit être le rapport des deux populations radioactives pour que les deux échantillons aient la même activité ? Exprimer ce rapport en fonction des demies vies. Le calculer. A, l, t½ concerne l'iode 131 et A',l' , t'½ le césium 137. A(t) =l N(t) ; A'(t) =l' N' (t) ; l N = l' N' : N/N' = l' / l. l' = ln 2 / t'½ ; l = ln 2 / t½ ; l' / l = t½ / t'½ ; N/N' = t½ / t'½ = 8 / (30*365) = 7,3 10-4. La scanographie. « Les rayons X sont utilisés en radiographie et en scanographie. Contrairement à la radiographie, la scanographie consiste à mesurer la quantité de rayonnement absorbé par les tissus, en calculant la différence d'intensité des rayons avant et après la traversée des tissus(...) A partir de ces informations, un ordinateur foumit une image spatiale de I' organe étudié. Les doses de rayons X utilisées en scanographie sont plus faibles que celles utilisées lors d' examens radiologiques classiques. » A propos des ondes électromagnétigues. Définir les caracteristiques d'une onde lumineuse. Une onde lumineuse est une onde électromagnétique transversale transportant de l'énergie, ne transportant pas de matière. Elle peut se propager dans le vide. Les longueurs d'onde dans le vide sont comprises entre 400 nm et 800 nm. Quelle( s) différence( s) fondamentale( s) avec une onde sonore ? Une onde électromagnétique peut se propager dans le vide ; une onde sonore est une onde mécanique longitudinale : elle ne se propage pas dans le vide. On a représenté sur l'axe ci-dessous les limites des différents types d'ondes électromagnétiques. Compléter les cases et pointillés (domaines et longueur d'ondes) du schéma ci-dessous. Fréquence, longueur d'onde, énergie d'un photon X. Rappeler la relation liant la fréquence n d'un photon et sa longueur d'onde l. l = c / n avec l en mètre ; c célérité en m/s et n : fréquence en hertz ( Hz). Rappeler la relation liant l'énergie E d'un photon et sa fréquence n. E = h n. énergie en joule ( J) ; h : constante de Plank ( Js) et n : fréquence en hertz ( Hz). Calculer la fréquence n et l'énergie associée en J puis en eV d'un photon X de longueur d'onde l = 6,0 10-2 nm. c=3,0.108 m.s-l ; h=6,62.10-34 J s; 1 eV= 1,6.10-19 J l = 6,0 10-11 m ; n = c / l = 3,0.108 / 6,0 10-11=5,0 1018 Hz. E = h n = 6,62.10-34 *5,0 1018 =3,3 10-15 J. 3,3 10-15 / 1,6.10-19 =2,1 104 eV. Quelle serait la longueur d'onde d'un photon de 40 MeV (1 MeV = 106 eV) ? A quel domaine peut-on l'associer ? E = 4 107 eV ; 4 107 * 1,6 10-19 =6,4 10-12 J. E = h n = h c / l ; l =hc / E. l =6,62.10-34 *3,0.108 / 6,4 10-12 = 3,1 10-14 m. Cette valeur est inférieure à 0,001 nm ( 10-12 m) : donc il s'agit d'un photon g. Précautions : Comment un manipulateur radio se protège t-il des rayons X ? écran en plomb suffisamment épais. Pourquoi utilise t-on des ondes ultrasonores au lieu des ondes électromagnétiques pour effectuer les échographies des femmes enceintes ? Les rayons X sont trop énergétiques( rayonnement ionisants) et peuvent provoquer des dégats au niveau cellulaire.

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