Le radium : découvertes, applications et protections

Sujet sans enseignement de mathématiques spécifique

Enseignement scientifique première

Durée 1h – 10 points – Thème « Une longue histoire de la matière »

À la fin du XIXe siècle, le physicien français Henri Becquerel découvre la radioactivité en étudiant des sels d’uranium extraits d’un minerai de pechblende (1896). C’est également dans la pechblende que Marie et Pierre Curie isolent par la suite le polonium (juillet 1898) puis le radium (août 1898).

Ces découvertes ont ouvert la voie à de nombreuses applications médicales, militaires ou encore commerciales.

Document 1 – Décroissance radioactive du radium

Source personnelle

1 – Définir la demi-vie d’un noyau radioactif.

La demi-vie d’un noyau radioactif est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux présents dans un échantillon se désintègrent.

2 – Déterminer, à l’aide du graphique du document 1, la demi-vie du radium.
Comparer cette valeur à l’espérance de vie moyenne d’un être humain en France.

Document 2 – Capacités de pénétration des rayonnements

Les noyaux des atomes de radium (Ra), élément radioactif, subissent des désintégrations en chaînes, chacune émettant un rayonnement :

   

   

Rayonnement	Pénétration dans le corps	Risque pour la santé
Alpha α	non	très faible
Bêta β	superficiellement	faible
Gamma γ	oui	élevé

Dans différents matériaux :

Source personnelle

3 – Expliquer pourquoi l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs est chargée de collecter et de stocker à long terme les objets contenant du radium.

Le document 2 nous indique que le rayonnement Gamma γ qui n’est stoppé que par du plomb, les déchets doivent donc être isolés.

Nous avons vu grâce au document 1 que la demi-vie est grande (1600 jours). Ainsi, un produit contenant du radium 226 reste longtemps radioactif, il faut le traiter sur le long terme.

L’Agence nationale doit donc collecter et stocker sur le long terme les objets contenant de l’uranium.

4 – Justifier l’emploi du plomb comme matériel de protection pour les objets ayant été manipulés par Marie Curie dans son laboratoire.

Le document 2 nous indique que le rayonnement Gamma γ n’est stoppé que par du plomb. C’est pourquoi on emploi du plomb comme matériel de protection pour les objets ayant été manipulés par Marie Curie dans son laboratoire.

Document 3 – Applications médicales et commerciales du radium

Après sa découverte, Pierre Curie fournit du radium à un dermatologue qui l’utilisera pour traiter le lupus (maladie chronique caractérisée par une éruption cutanée).

Dès 1905, l’action bénéfique des rayons du radium pour le traitement des tumeurs cancéreuses de la peau et du col de l’utérus est reconnue. Dès lors, la radiumthérapie, ancêtre de la radiothérapie* connaîtra des développements significatifs.

Parallèlement à cela, des cosmétiques contenant en quantité infime du radium (marque Tho-radia),

se développent : des crèmes de beauté, puis des poudres, savons, dentifrices mais également des peintures et des réveils, principalement pour leurs propriétés luminescentes. Le succès commercial est immense.

Ce n’est qu’en 1937, à la suite de nombreux décès dus au cancer dans les industries et instituts travaillant sur le radium, que celui-ci sera interdit dans les produits non pharmaceutiques.

*Radiothérapie : traitement locorégional des cancers qui consiste à utiliser des rayonnements pour détruire les cellules cancéreuses en bloquant leur capacité à se multiplier.

Source : d’après le site internet du Musée Curie https://musee.curie.fr

5 – Identifier, d’après le document 3, les utilisations variées des propriétés radioactives du radium.

D’après le document 3, les utilisations variées des propriétés radioactives du radium incluent :

1. Médicales :

   – Traitement du lupus par un dermatologue.

   – Traitement des tumeurs cancéreuses de la peau et du col de l’utérus, marquant le développement de la radiumthérapie, ancêtre de la radiothérapie.

2. Cosmétiques :

   – Ingrédient dans des produits de beauté comme les crèmes, poudres, savons et dentifrices, en raison de ses propriétés perçues à l’époque.

3. Commerciales :

   – Utilisation dans des peintures et des réveils pour leurs propriétés luminescentes, attirant un grand succès commercial.

Le savoir scientifique autour de la radioactivité s’est construit tout au long du XXe siècle.

6 – Expliquer l’influence que ce savoir (la découverte du radium puis de ses propriétés radioactives), a pu (ou peut) avoir sur les sociétés modernes et comment désormais ces dernières se protègent des risques radioactifs grâce aux connaissances scientifiques.

Tout d’abord, il y a eu la découverte de la radioactivité par Becquerel, Pierre et Marie Curie. Très rapidement, des applications thérapeutiques, cosmétiques et pratiques ont émergé, sans que les sociétés légifèrent initialement sur leur utilisation.

Cependant, suite à des décès parmi les personnes fortement exposées dans leur travail, les connaissances sur l’impact de la radioactivité sur l’être humain se sont accrues et une corrélation a été établie entre mortalité et exposition radioactive. Grâce à cela, des lois ont été instaurées, limitant l’utilisation de la radioactivité dans la société civile à des fins thérapeutiques, dans un cadre structuré et en minimisant au maximum les risques pour les personnes en contact.

Néanmoins, les sociétés modernes ont également choisi d’utiliser la radioactivité comme source d’énergie et comme arme. Dans les deux cas, un cadre légal strict a été mis en place pour réglementer leur utilisation.

Ainsi, nous voyons que l’accroissement des connaissances scientifiques a provoqué le passage d’une époque de libre utilisation à une époque d’utilisation encadrée.