Activité radioactive

“ Radioactivité induite à évolution lente. — La radioactivité induite due au radium constitue un phénomène dont l’ordre de grandeur est tel qu’il est facile de l’observer. Quand cette radioactivité induite a disparu sur le corps activé, celui-ci ne conserve, en général, aucune activité appréciable. ”

“ Cette matière a donc les propriétés d’un dépôt actif, et l’on peut en conclure qu’elle provient d’une émanation radioactive. La même expérience faite à l’air libre donne le même résultat. Les nombreux travaux effectués à ce sujet prouvent avec certitude que les substances radioactives sont très répandues dans le sol et leurs émanations dans l’atmosphère. Ces émanations produisent des particules de dépôt actif qui restent en suspension dans l’air et vont se fixer sur les poussières qui y sont contenues ; ces particules peuvent être entraînées par un champ électrique. ”

“ La radioactivité induite est indépendante de la nature du corps influencé. Le papier, le verre, le plomb s’activent de la même manière quand ils sont placés dans les mêmes conditions, dans une enceinte activante. Tous les corps solides, liquides, gazeux peuvent ainsi être amenés à un état tel qu’ils soient temporairement radioactifs aussi fortement que le radium lui-même ; ils émettent alors le même rayonnement que lui.
Quand on retire de l’enceinte le corps activé, l’activité disparaît avec le temps suivant une loi exponentielle. ”

“ On sait aujourd’hui que le gaz que nous avions obtenu devait contenir de l’émanation du radium.
Ce premier exemple d’une activité temporaire ayant été alors laissé de côté devant l’effort qu’exigeait le travail que nous avions entrepris en vue de l’extraction des substances radioactives nouvelles, la conception de radioactivité permanente restait prépondérante, quand eut lieu en 1899 la découverte d’un fait nouveau de haute importance : la radioactivité induite. ”

“ En étudiant les propriétés des matières fortement radioactives, préparées par nous (le polonium et le radium) , nous avons constaté que les rayons émis par ces matières, en agissant sur des substances inactives, peuvent leur communiquer la radioactivité, et que cette radioactivité induite persiste pendant un temps assez long.
Voici comment les expériences sont disposées. La matière radioactive en poudre se trouve sur un plateau horizontal ; au-dessus de cette matière l’on place, à quelques millimètres de distance, la plaque que l’on étudie, soutenue par des cales. ”

“ Sans préciser autant les hypothèses, on peut adopter le nom d’émanation pour désigner l’énergie radioactive sous la forme qu’elle affecte quand elle se répand dans le gaz qui entoure les corps radioactifs ; on peut de plus supposer que cette énergie disparaît en créant l’énergie de radioactivité induite des corps solides. ”

“ Toutes les anomalies observées peuvent être expliquées en attribuant à chaque dépôt actif une nature complexe, et en le considérant comme composé de plusieurs matières, dont chacune à sa loi d’évolution propre, et qui peuvent être séparées par des opérations chimiques.
82. Action de la température sur la radioactivité induite. — Quand une lame activée est soumise à une faible élévation de température, son activité n’est pas modifiée d’une manière appréciable. Mais une chauffe à une température élevée agit très énergiquement sur la radioactivité induite. ”

“ Cette solution émet de l’émanation qui se répand dans la pièce et provoque la radioactivité induite des parois. La radioactivité du radium se trouve ainsi extériorisée. Si l’on enferme la solution en tube scellé, son activité augmente peu à peu et tend vers une valeur limite qui n’est guère atteinte qu’au bout d’un mois. On peut admettre que l’émanation produite par le radium s’accumule dans le tube scellé, jusqu’à ce que la vitesse de sa destruction spontanée devienne égale au débit fourni par le radium. ”

“ Enfin, on peut imaginer que l’espace est constamment traversé par des rayonnements encore inconnus qui sont arrêtés à leur passage au travers des corps radioactifs et transformés en énergie radioactive. ”

“ Nous avons vu que la radioactivité induite due au radium suit une loi d’évolution complexe en fonction du temps, et que cette loi dépend du temps pendant lequel la substance activée a été soumise à l’action activante de l’émanation du radium. Quand la substance activée a été soustraite à l’action de l’émanation, son activité mesurée par le rayonnement total va en diminuant ; mais la loi de diminution n’est pas une loi exponentielle simple. ”

“ Sa radioactivité a fait l’objet des recherches de MM. Hofmann et Strauss qui ont supposé l’existence d’une matière radioactive nouvelle. Toutefois cette matière n’a pu être caractérisée suffisamment à cette époque. ”

“ La radioactivité reste un guide fidèle pour la concentration ; cette concentration elle-même ne présente aucune difficulté, et les progrès du travail ont pu, depuis le début, être constamment contrôlés par l’analyse spectrale. Quand les phénomènes de la radioactivité induite, dont il sera question plus loin, ont été connus, il a paru naturel d’admettre que le polonium, qui ne donne que les raies du bismuth et dont l’activité diminue avec le temps, n’est pas un élément nouveau, mais du bismuth activé par le voisinage du radium dans la pechblende. ”

“ Les lois d’évolution des radioactivités induites sont entièrement indépendantes de la nature du corps activé. Chaque émanation produit une radioactivité induite caractéristique, dont les propriétés ne dépendent ni de la nature de la matière activée ni de l’intensité de l’activation. Tout se passe donc comme si l’activation consistait en un véritable dépôt de substance active sur la surface activée. ”

“ Dans l'ordre matériel, c'est la commodité, la maniabilité, la
souplesse de l'instrumentation, la variété de formes et de puissance des appareils, le fait de pouvoir concentrer une très grande radioactivité dans des contenants de très petit volume susceptibles d'être introduits presque dans tous les points de l'organisme, le fait enfin de pouvoir non seulement appliquer la radio-activité à la surface des tissus, mais aussi faire pénétrer dans leur substance même par injections, ionisation ou inhalations, etc., des propriétés radio-actives (1) . ”

“ Le radium donne lieu à un dégagement de chaleur de 118cal par gramme et par heure, et cela sans que l’état de la substance se modifie d’une manière appréciable pendant plusieurs années. Ce fait extrêmement remarquable établit une distinction fondamentale entre le radium et les éléments ordinaires, et se trouve en accord avec la conception actuelle qui attribue la radioactivité à une transformation de l’atome.
Les substances radioactives peuvent posséder une activité constante, au moins en apparence, dans les limites de nos observations : tels sont l’uranium, le thorium, le radium, l’actinium. ”

“ La radioactivité est une propriété atomique. Est-elle un phénomène général ? — La radioactivité des composés d’uranium et du thorium se présente comme une propriété atomique de ces éléments. J’ai fait un grand nombre de mesures de l’activité de ces composés dans différentes conditions. L’activité est toujours liée à la présence des éléments uranium et thorium, et n’est détruite ni par les changements d’état physique ni par les transformations chimiques. ”

“ Divers procédés de fractionnement utilisés pour la préparation de cette substance seront décrits plus loin. L’actinium émet des rayons Becquerel et une émanation radioactive caractéristique différente de celles du thorium et du radium.
Toutes ces trois substances radioactives nouvelles se trouvent dans la pechblende en quantité absolument infinitésimale. Pour les obtenir à l’état concentré, nous avons été obligés de traiter plusieurs tonnes de résidus de minerai d’urane. Le gros traitement se fait dans une usine ; il est suivi de tout un travail de purification et de concentration. ”

“ Toutefois il est nécessaire de remplir l’espace entre le fil et le tube par un isolant solide tel que la paraffine ou l’ébonite. Il existe en effet entre le fil et l’enveloppe une force électromotrice de contact ; si l’espace intermédiaire est rempli d’air, cet air possède toujours une certaine conductibilité très faible dans les conditions normales, mais plus importante dans les laboratoires de radioactivité, surtout au voisinage d’une substance radioactive pouvant émettre des rayons pénétrants. ”

“ La teneur en émanation dans l’atmosphère augmente à la suite d’une baisse de pression qui permet le dégagement de l’émanation accumulée dans les pores du sol.
Une variation diurne a été signalée pour la radioactivité de l’atmosphère [30] .
La quantité de dépôt actif recueillie semble être plus grande à basse température qu’à température élevée ; elle augmente aussi quand la pression s’abaisse. Au bord de la mer Baltique on recueille en moyenne seulement de l’activité obtenue à Wolfenbüttel, en Allemagne. ”

“ Quand le radium est en équilibre avec l’émanation et la radioactivité induite, son rayonnement est fortement augmenté, et l’on constate de plus l’émission de rayons et de rayons ces rayons pénétrants proviennent du dépôt actif, tandis que des rayons sont émis aussi bien par l’émanation que par le dépôt actif. ”

“ L'énergie radioactive qui s'accumule dans le radium tend à se dissiper de deux façons différentes: 1o par rayonnement (rayons chargés et non chargés d'électricité) ; 2o par conduction, c'est-à-dire par transmission de proche en proche aux corps environnants, par l'intermédiaire des gaz et des liquides (dégagement d'émanation et transformation en radioactivité induite) .
La perte d'énergie radioactive, tant par rayonnement que par conduction, croît avec la quantité d'énergie accumulée dans le corps radioactif. ”

“ On constate que l’activité croît d’abord quand on s’écarte de l’origine du tube où se trouvait la substance active ; elle passe ensuite par un maximum, puis commence à décroître ; la loi de décroissance est alors la même que celle que l’on observe dans les mesures du pouvoir ionisant de l’émanation, de sorte que, dans la région du tube qui suit le maximum, la radioactivité induite est proportionnelle à la concentration de l’émanation qui lui a donné naissance, et peut servir à mesurer cette concentration. ”

“ La vie moyenne de l’émanation et des constituants du dépôt actif étant courte par rapport à celle du radioactinium et de l’actinium X, la loi d’évolution de l’activité du radioactinium et de l’actinium peut être étudiée en faisant intervenir seulement les constantes radioactives et qui caractérisent le radioactinium et l’actinium X ”

“ Citons, par exemple, l’opinion que les émanations sont des gaz radioactifs et que les radioactivités induites sont dues à des dépôts de substances solides ; que la radioactivité induite à évolution lente du radium est due à des matières qui peuvent être identifiées avec des corps radioactifs contenus dans les minerais d’urane, et qu’en particulier le polonium est un produit de la désagrégation du radium ; que le radium doit se former d’une manière continue dans les minerais d’urane, que les particules sont des atomes d’hélium. ”

“ L’émission de rayons par une substance radioactive varie avec la direction, suivant une loi qui dépend de l’épaisseur de la couche active. Quand la couche a une épaisseur appréciable, le rayonnement est plus important pour une direction d’émission normale à la surface active, que pour une direction oblique par rapport à cette surface. Mais la matière active peut aussi être présente sous forme d’un enduit infiniment mince recouvrant une matière inactive ; tel est le cas d’un dépôt de radioactivité induite sur une lame métallique. ”

“ On peut supposer que le sel gemme et la craie sont pauvres en matière radioactive et que les parois des cavernes peuvent pour cette raison fonctionner d’une manière efficace comme écrans protecteurs contre la radiation extérieure.
Le rayonnement pénétrant qui intervient pour produire l’ionisation en vase clos peut provenir en partie du sol, en partie de l’atmosphère. Il est probable que la part venant de l’atmosphère est moins importante ”

“ Quand l’émanation est brusquement admise dans un récipient, la radioactivité induite commence aussitôt à s’établir sur les parois du vase et sur toute lame solide qu’on aura placée dans le vase. P. Curie et M. Danne ont trouvé que si l’on désigne par la valeur limite de l’activité acquise par la lame, la différence varie en fonction du temps suivant la même loi que celle qui caractérise la désactivation d’une lame après activation saturée. Ainsi que la lame s’active ou se désactive, le rayonnement tend vers sa valeur limite suivant la même loi. ”

“ On est amené à envisager actuellement l’existence d’environ 30 éléments radioactifs dont plusieurs, à la vérité, ne seront probablement jamais caractérisés comme tels, parce qu’ils ont une durée de vie trop brève. ”

“ La radioactivité du sol se retrouve dans les eaux minérales, surtout dans celles qui traversent des roches éruptives anciennes. L'existence de l'hélium dans les gaz dégagés par ces sources prouve qu'elles ont rencontré des terrains radioactifs. Du sol, la radioactivité se répand dans l'atmosphère; elle est particulièrement sersible dans les caves, les puits, les grottes. A une certaine altitude l'émanation du thorium disparaît puisque sa période est très courte; tandis que l'émanation du radium paraît diffusée dans la totalité de notre atmosphère. ”

“ Elle développe cette hypothèse et l’étend aux phénomènes d’activité temporaire, considérés comme appartenant à des substances chimiquement distinctes. Elle reçoit à ce point de vue une confirmation importante dans les travaux récents qui mettent hors de doute que l’émanation du radium est un gaz susceptible d’être isolé et caractérisé par son spectre.
6o La radioactivité constante de l’uranium, du radium, de l’actinium, du thorium, n’est pas en désaccord avec la théorie. Il suffit d’admettre que la destruction de ces corps est très lente. ”

“ Si l’on considère qu’une certaine quantité d’émanation a disparu, pendant qu’une certaine quantité de radioactivité induite s’est formée, le fait de l’augmentation du rayonnement dans un vase dans lequel on vient d’admettre l’émanation, prouve que la quantité de radioactivité induite dont la formation accompagne la destruction d’une certaine quantité d’émanation, donne lieu à un rayonnement beaucoup plus important que celui de l’émanation correspondante. ”