La radioactivité : de Homer à oppenHeimer

Dès décembre, le palais de la découverte poursuit une de ses plus anciennes traditions, l’exploration et l’explication de la radioactivité, phénomène qui a toujours été au cœur de son approche de la science et de la physique.

Source d’interrogation et de peur, la radioactivité est expliquée, par une approche scientifique, factuelle et pédagogique.

Dans un parcours approfondi allant de la science (Comment ça marche ?) aux usages (Qu’en faiton ?), en passant par l’histoire du phénomène (Comment a-t-elle été découverte ?) et par les dangers (Que risque-t-on ?), la radioactivité se découvre de façon simple et objective.

L’exposition évoque aussi bien les épisodes les plus dramatiques de la radioactivité que, dans un tout autre genre, des personnages de dessins animés qui y font référence. Une manière de rendre abordable à tous (à partir de 10 ans), un phénomène peu connu.

Cette exposition, créée par l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra), est labellisée par le Comité national de la chimie 2011, en partenariat avec l’Institut Curie, l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN), ainsi que plusieurs ministères : ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie, et ministère de l’Éducation nationale.

Pôle 1 / comment ça marche ?

Tom l’atome est le compagnon rêvé pour une introduction à la radioactivité ! Entre rayons alpha (a), bêta (ß) ou gamma (?), il y a de quoi être perdu.

En effet l’atome est à l’origine de la radioactivité, phénomène qui existe naturellement depuis la création de notre planète, issu de la terre et du cosmos. Mais il reste peu connu. À l’origine, les atomes, minuscules et invisibles à l’œil nu. Sur les 2.000 atomes différents répertoriés, seule une centaine n’est pas radioactive. Ceux qui le sont se désintègrent pour devenir plus stables, et donc moins radioactifs, dans un laps de temps plus ou moins court, entre une seconde, plusieurs mois, ou quelques millions d’années.

Les atomes sont donc naturellement radioactifs ainsi que le corps humain ! Grâce au panneau « Combien tu rayonnes ? » les visiteurs peuvent mesurer leur propre taux de radioactivité. Celle-ci se manifeste principalement dans les os, ceux-ci étant composés de carbone et de potassium radioactifs. La mesure, donnée en Becquerel, signifie qu’à chaque seconde, un atome se désintègre.

Définition : Becquerel / C’est l’unité de mesure pour la radioactivité. Du nom du physicien qui a découvert la radioactivité, un becquerel correspond à la désintégration d’un atome en une seconde.

Par ailleurs, le « Becquerelomètre » de l’exposition permet de mesurer les émanations de quelques produits de notre quotidien (eau, huile, légumes, briques, …), eux aussi naturellement radioactifs. Les visiteurs trouvent également un compteur Geiger, pour mieux se familiariser avec la mesure, et ses ordres de grandeur. En soulevant les trappes de la manipe « Des chiffres et des rayons », ils peuvent estimer à quelle dose, comment et par quoi ils sont exposés à la radioactivité, y compris artificielle, donc produite par l’Homme.

Pôle 2 / comment a-t-elle été découverte ?

La radioactivité a été découverte il y a un peu plus de 100 ans. Le monde entier a tout de suite été fasciné par ce phénomène, dont de nombreux chercheurs. Un grand nombre d’innovations industrielles et scientifiques ont alors vu le jour. Parmi les dix « Magiciens de l’atome » pas moins de cinq Français ! Henri Becquereld’abord, qui s’interroge sur le rayonnement « uranique » en 1896 : en étudiant l’uranium des roches, il a découvert la radioactivité. À l’aide de coupures de presse d’époque, et de l’expérience du physicien, le visiteur suit ses traces.

Ensuite, la célèbre famille Curie : Pierre et Marie, découvreurs du radium et du polonium, deux atomes radioactifs présents dans les roches et inventeurs des outils de mesures. Ils ont euxmêmes choisi les noms de ces éléments, le polonium ayant été baptisé ainsi parce que Marie Curie venait de Pologne.

Puis leur fille Irène et son époux Frédéric Joliot, les premiers à créer de la radioactivité artificielle.

Wilhelm Conrad Röntgen : il a découvert les rayons X, utilisés notamment en médecine pour faire les radios.

Joseph John Thompson : il découvre les électrons, particules qui tournent autour des noyaux des atomes.

Ernest Rutherford : les électrons tournent très loin du noyau de l’atome, donc les atomes sont formés de vide.

Niels Bohr : il fait progresser la compréhension de la structure de l’atome.

Albert einstein : on ne présente plus ses travaux qui ont révolutionné la vision du monde, notamment celui de l’infiniment petit.

Les années folles du radium

La découverte du radium par Pierre et Marie Curie suscite un très fort engouement. Entre 1920 et la fin des années 50, la radioactivité est moderne et fait vendre. Ses dangers étant alors méconnus, beaucoup d’objets du quotidien furent fabriqués avec du radium. Comme il émet naturellement de la lumière, il fut utilisé pour peindre les aiguilles des montres et des réveils. Elles brillaient ainsi dans le noir. Aujourd’hui, c’est formellement interdit. On lui prête aussi toutes sortes de vertus et des publicités fleurissent pour vanter les mérites des crèmes de beauté radioactives, de la laine pour bébé « enrichie » au radium et même des « fontaines à radium » pour profiter d’une bonne eau radioactive, promesse de jeunesse éternelle !

Ce pôle se clôt sur un jeu vidéo pour tester ses connaissances sur la radioactivité.

Pôle 3 / qu’en fait-on ?

Dans le film « Les lumières de la ville » le fonctionnement d’une centrale nucléaire, de la réaction de fission jusqu’au processus de production d’électricité, est expliqué. Dans une centrale, l’uranium est utilisé à la place du charbon et du pétrole, car il dégage beaucoup d’énergie et de chaleur. Quelques grammes d’uranium peuvent dégager autant qu’une tonne de charbon. Aujourd’hui, 30 pays ont des centrales nucléaires, dont la France. Ses 58 réacteurs fournissent 75 % de l’électricité du pays.

La bombe atomique et les évènements politico-stratégiques mondiaux qui y sont attachés sont abordés dans « Les dossiers de l’atome », un espace retraçant les grands événements historiques liés à la radioactivité : guerre froide, course à l’armement, traités internationaux, et bien sûr, l’espionnage ! Coupures de presse, notes griffonnées, recherches historiques… permettent de redécouvrir les applications militaires de la radioactivité, d’hier et d’aujourd’hui. Comment a été créée la première bombe atomique ? Comment la force nucléaire a-t-elle été utilisée successivement comme une arme de destruction puis comme une arme de dissuasion ?

Quels sont les moyens mis en place pour éviter la prolifération de matières radioactives dangereuses et quelles sont les applications militaires d’aujourd’hui qui utilisent la radioactivité ?

La « France et la bombe » présente également l’histoire de l’arsenal nucléaire militaire français sur terre, en mer et dans les airs.

Les utilisations médicales sont aussi à l’honneur dans « Opération rayons » où le public est invité à se mettre dans la peau d’un médecin. Entre le diagnostic de certaines maladies, et les possibilités de les soigner, la radioactivité est une alliée de la médecine, et sert aussi à stériliser le matériel médical (seringues, pansements, prothèses, …) Mais des applications plus étonnantes et insoupçonnées surprennent les visiteurs alors qu’elles sont pourtant « sous nos yeux » au quotidien. En effet, les rayons peuvent traverser les matériaux sans les détruire, modifier certaines matières, détruire bactéries ou parasites. Ainsi, les pommes de terre germent moins lorsqu’elles ont été radiostérilisées à coup de rayon Gamma ; les momies subissent le même sort pour être conservées encore quelques millénaires ; les cartes à jouer ou les parquets du château de Versailles sont recouverts d’un vernis ou d’une résine « radiodurcissable » ; il est possible de mesurer la densité de sédiments dans une rivière à l’aide d’une jauge radiométrique…

Pôle 4 / que risque-t-on ?

Les irradiés de Tchernobyl, les déchets radioactifs, les accidents nucléaires comme Fukushima,…, autant de sujets d’inquiétudes liés à la radioactivité. Ce pôle aborde à la fois les risques liés à la radioactivité et à son exploitation, à travers les accidents de centrales nucléaires, et les dispositifs mis en place en France et dans le monde pour maîtriser au mieux ces risques.

Dans une vidéo et un jeu interactif « Le corps exposé » et « Notre bain quotidien », le public découvre comment et pourquoi la radioactivité à forte dose est dangereuse pour la santé, comment on peut y être exposé, et surtout à quelle intensité en fonction de notre mode de vie et de notre lieu de résidence. Puis il prend connaissance des moyens et mesures pour s’en protéger grâce aux « Trois boucliers ».

Les risques liés à l’énergie nucléaire sont ici abordés sans tabou. « Niveau 7 », rang ultime de l’échelle Ines (échelle internationale des évènements nucléaires), revient sur les 3 plus gros accidents nucléaires que l’homme ait connus : Three Mile Island (1979), Tchernobyl (1986, racontée par un film court) et Fukushima (2011). Les centrales nucléaires, si elles sont ultra sécurisées, ne sont pas non plus à l’abri d’un accident. En France, elles sont conçues pour résister à des séismes cinq fois plus puissants que ceux qui pourraient survenir dans les régions où elles sont implantées.

La gestion des déchets radioactifs est également traitée : de leur production à leur stockage, en passant par leur conditionnement, toutes les étapes sont présentées par la maquette « Tri sélectif ». Les nombreuses utilisations de la radioactivité dans l’industrie électronucléaire, la médecine, l’industrie classique ou la recherche, produisent des déchets évalués à 2kg par an et par personne en France.

Certains déchets resteront radioactifs pendant des centaines de milliers d’années. Plusieurs pays dont la France conçoivent des projets de centres de stockage situés à plusieurs centaines de mètres de profondeur, dans une roche imperméable capable de confiner leur dangerosité.

Pour clore l’exposition, les visiteurs s’évaluent sur l’écran interactif « Les risques en question ».