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1 D Dé ép pa ar rt te em me en nt t d de e P Pr ro ot te ec ct ti io on n d de

1 D Dé ép pa ar rt te em me en nt t d de e P Pr ro ot te ec ct ti io on n d de e l la a s sa an nt té é C CE EL LL LU UL LE E M ME ED DI IC CO O- -S SA AN NI IT TA AI IR RE E d de e l l’ ’H Ho om mm me e e et t d de e D Do os si im mé ét tr ri ie e R Re en ns se ei ig gn ne em me en nt ts s : : V V. . C CH HA AM MB BR RE ET TT TE E 0 01 1. .4 46 6. .5 54 4. .8 83 3. .0 00 0 - - A AS SP PE EC CT TS S S SA AN NI IT TA AI IR RE ES S - - I I. . C Ca ar ra ac ct té ér ri is st ti iq qu ue es s I.1 Chimiques Le thorium est le deuxième élément de la série des actinides. Certaines de ses propriétés le rapprochent, soit du titane, soit du cérium, soit du plutonium. I.2 Nucléaires Le thorium n’existe que sous forme radioactive. Il apparaît dans la plupart des grandes familles de radionucléides naturels et dans celles des transuraniens. Il présente 13 isotopes dont le principal est le 232Th, émetteur de rayonnement alpha. Il donne naissance à de nombreux produits de filiation dont 228Ac, émetteur de rayonnement gamma. 232Th Période radioactive 1,45.1010 ans Activité massique 4,10.103 Bq.g-1 Emission(s) principale(s) (rendement d’émission pour 100 désintégrations) Emission α α α α E = 4010 keV (77%) E = 3952 keV (23%) [ICRP, 1983 - Browne et Firestone, 1986] Les descendants du 232Th apparaissent dans la chaîne de désintégrations suivante : 228Ra 228Ac 232Th 228Th 224Ra 220Rn 216Po 212Bi 212Pb 212Po 208Tl 208Pb 1,405 1010 ans 5,75 ans 6,13 h 1,913 ans 3,66 j 55,6 s 0,15 s 10,64 h 60,55 min 0,305 µs 3,07 min α α α α β β β β γ γ γ γ α α α α α α α α α α α α β β β β β β β β β β β β 35,93 % 64,07 % α α α α 90 232Th THORIUM 232 et ses descendants à l’équilibre FICHE RADIONUCLEIDE 2 1ère édition : 01/08/2001 2 23 32 2T Th h I II I. . O Or ri ig gi in ne es s II.1 Naturelle Le thorium est un métal gris découvert en 1828 par le chimiste suédois Berzelius. Pratiquement 100% du thorium naturel est constitué de l’isotope 232. Le thorium est trois à quatre fois plus abondant dans la couche terrestre que l'uranium. Sa teneur moyenne est de 9 à 12 grammes par tonne de sol, ce qui correspond à une radioactivité de quelques dizaines de becquerels par kilogramme. Il est extrait surtout de la monazite, minerai qui contient de 3% à 9% d’oxyde de thorium (thorine). Les principaux gisements de monazite sont en Inde et au Brésil. On en trouve également dans des pays comme l’Australie, l’Indonésie, la Malaisie ou Madagascar. Mais le principal producteur mondial, depuis 1966, est l’Afrique du Sud. Dans le milieu naturel, le 232Th est toujours à l’équilibre avec ses descendants. I II II I. . T Tr ra an ns sf fe er rt t à à l l’ ’e en nv vi ir ro on nn ne em me en nt t e et t m mé ét tr ro ol lo og gi ie e III.1 Données environnementales Les eaux de mer ne renferment qu’une faible proportion de thorium, environ 1.10-5 g.l-1. Ces faibles teneurs s ‘expliquent par le fait que les sédiments marins absorbent le thorium dissous. La teneur en thorium de ces sédiments est presque 500 fois supérieure à celle de l’eau de mer [Laroche, 1998]. Le tableau suivant précise les concentrations du thorium et de ses descendants dans différents milieux. 232Th 228Ra 228Th Sols (Bq.kg-1) Valeurs typiques 2-190 (a) 7-50 (b) 25 à 28 en moyenne Eau (mBq.l-1) (c) 0,03 ± 0,03 (Loire) 10 – 11 (Seine) Sédiment (Bq.kg-1 poids sec) (c) 55 ± 12 (Loire) 16 ± 9 (Seine) Poisson (Bq.kg-1 poids frais) (c) 0,6 ± 0,3 (Loire) 1,1 ± 0,7 (Seine) Eaux minérales (mBq.l-1) (d) Volvic Perrier St Yorre Badoit 42,7 500 170 28 14 (a) Rannou A. , 1999 (b) de Choudens et al., 1997 (c) Lambrechts et al., 1992 (d) Métivier et al., 1997 III.2 Métrologie environnementale Différentes techniques existent pour la mesure du 232Th : - mesure directe, par ICP-MS. - mesures indirectes, par spectrométrie gamma centrée sur 228Ac. 3 1ère édition : 01/08/2001 2 23 32 2T Th h I IV V. . U Ut ti il li is sa at ti io on ns s i in nd du us st tr ri ie el ll le es s e et t m mé éd di ic ca al le es s Entre 1928 et 1955, le thorium a été utilisé dans le domaine médical. Son application la plus connue a été le Thorotrast (injection de dioxyde de thorium), produit de contraste utilisé en radiologie, principalement pour les artériographies. Entre 1944 et 1951, le thorium a aussi été employé pour le traitement de certaines maladies comme la tuberculose ou la spondylarthrite ankylosante. Dans l'industrie, le thorium est utilisé depuis longtemps pour ses propriétés physico- chimiques et pour ses propriétés nucléaires. Actuellement, ses principales applications sont dans : -l'industrie aéronautique : il sert à renforcer la résistance thermique et la tenue à l'oxydation de métaux ; -l'électronique : associée à différents métaux, la thorine (oxyde de thorium) forme des alliages céramique/métal employés comme sources d'électrons. La thorine entre également dans la composition des filaments de tungstène des lampes à incandescence ; -la production de céramiques et de matériaux réfractaires : la thorine est notamment utilisée pour la fabrication de creusets servant à la coulée de métaux en fusion et comme composant de résistances pour fours à haute température ; -l'industrie chimique : la thorine sert de catalyseur dans des réactions d'hydrogénation et de déshydrogénation (craquage des pétroles); -l'industrie nucléaire : le thorium 232, associé à l’uranium 233, est utilisé comme combustible dans certains réacteurs nucléaires expérimentaux au Canada et en Inde. V V. . A At tt te ei in nt te e d de e l l’ ’h ho om mm me e V.1 Exposition externe Les coefficients de dose efficace du 232Th et de chacun de ses descendants sont donnés dans le rapport n°12 du Federal Guidance (1993). Ils ont été sommés pour obtenir les coefficients de dose du 226Ra et de ses descendants à l’équilibre reportés ci-dessous. Ils sont valables quel que soit l’âge de l’individu exposé. Dose efficace Panache 8,72.10-18 (Sv /s) / (Bq/m3) Dépôt 5,51.10-19 (Sv /s) / (Bq/m2) Immersion dans l’eau 1,99.10-20 (Sv /s) / (Bq/m3) La famille du 232Th contribue environ au tiers de la dose due à l’exposition externe naturelle d’origine tellurique, soit environ 0,15 mSv/an [UNSCEAR, 1993] à égalité avec la famille de l’238U et avec le 40K [Rannou A., 1999]. V.2 Contamination externe de la peau Pour le 232Th seul, une contamination homogène superficielle de 1000 Bq.cm-2 de peau délivre un débit de dose équivalente à l’épiderme (couche superficielle de la peau) de 5,1.10-6 Sv.h-1 [Chaptinel et al., 1988]. 4 1ère édition : 01/08/2001 2 23 32 2T Th h V.3 Exposition interne - Biocinétique Le modèle biocinétique est décrit dans la Publication 69 de la CIPR (1994). La pénétration du thorium dans l'organisme peut se faire par ingestion ou inhalation de poussières, plus rarement par blessure. Absorbé dans le sang, le thorium a pour principaux sites de dépôt, le foie et le squelette.Il se fixe dans l'os à raison de 60% de la quantité inhalée ou ingérée par l’individu. Chez l'enfant, l'assimilation par l'organisme est 4 à 8 fois supérieure à celle de l'adulte, ce qui se traduit par une plus grande fixation osseuse. Le thorium est relativement abondant mais sa concentration très faible dans la biosphère rend négligeable sa contribution à l’exposition naturelle de l’homme. L'absorption quotidienne due au thorium naturel a été estimée, pour un adulte, à 3.10-5 Bq par inhalation et à 4.10-3 Bq par ingestion ce qui donne une dose efficace annuelle de 3 µSv. [Gambini et al., 1997]. [Pour plus de renseignements : voir logiciel “ Calliope ”, 1999 ] - Effets biologiques Lors de son utilisation médicale, le Thorotrast (solution injectable par voie intraveineuse contenant 20 % à 25 % de thorium sous forme d’oxyde) a été injecté à plusieurs millions de patients. Les fortes doses résultant de cette utilisation et les millions de cas concernés permettent aujourd’hui de connaître de façon précise les risques encourus dans ces conditions d’utilisation, et leurs conséquences. Chez ces patients, on constate la présence de grains de thorium accumulés dans des organes tels que le uploads/s3/ th-232-san.pdf