Activité massique

Modèle:Infobox Grandeur physique En physique nucléaire, l'activité massique d'une substance radioactive est son activité par unité de masse, et donc le nombre de désintégrations par unité de temps et par unité de masse. Cette grandeur est également appelée activité spécifique. Elle s'exprime en becquerels par kilogramme (Bq/kg), unité du Système international (SI), voire en becquerels par gramme (Bq/g).

L'activité massique permet de mesurer la quantité de substance radioactive diluée dans un échantillon donné, à partir d'une mesure de l'activité constatée, à condition d'avoir au préalable identifié le radionucléide (l'isotope) concerné.

Calcul et mesure

L'activité massique $A_{m}$ d'un radionucléide pur, exprimée en Bq/g, est directement reliée à la demi-vie $T_{1 / 2}$ de l'isotope considéré, exprimée en secondes, par la formule suivante :

A_{m} = \frac{N_{A}}{M} \cdot \frac{\ln 2}{T_{1 / 2}}

où $N_{A}$ est la constante d'Avogadro (en molModèle:-1), et $M$ la masse molaire du radioisotope considéré (en g/mol).

Cette formule permet de retrouver l'activité spécifique, connaissant la demi-vie du radionucléide. En pratique, pour la détermination des constantes physiques, la mesure se fait dans l'autre sens : connaissant la masse m et l'activité A d'un échantillon, on peut déterminer directement son activité massique, et à partir de la masse molaire M, on peut ensuite calculer la demi-vie du radio-isotope :

T_{1 / 2} = \ln 2 \frac{N_{A}}{A} \cdot \frac{m}{M}

.

L'activité spécifique permet de calculer la masse d'un radionucléide présente dans un échantillon, connaissant son activité, à condition d'en avoir déterminé la nature :

m = \frac{A}{A_{m}}

.

Exemples

Éléments chimiques radioactifs

Par exemple, pour le tritium:

La demi-vie est de 12,32 ans, soit ~Modèle:Unité ;
La masse atomique est sensiblement de Modèle:Unité (exactement Modèle:Unité) ;
La constante d'Avogadro vaut Modèle:Unité

L'activité massique du tritium est, par conséquent, Modèle:Unité ou Modèle:Unité ou Modèle:Nb ou Modèle:Unité.

Autres exemples^[1] :

Activité massique de la Terre

Un granite typique a une activité massique de l'ordre de 60 Bq/kg, due à la présence de traces d'uranium. L'uranium en équilibre avec ses descendants entraîne une activité globale de 174 Bq/mg. L'activité détectée dans le granite correspond donc à une concentration de Modèle:Nb, soit Modèle:Unité d'uranium par tonne de granite.

Dans un kilogramme de terre ou d'écorce terrestre, il y a en moyenne Modèle:Nb d'uranium 238 et Modèle:Nb de chacun de ses descendants, ce qui signifie que se désintègrent, à chaque seconde, 40 atomes d'uranium 238. Si la chaîne de désintégration est à l’équilibre; il y a aussi désintégration de 40 atomes de radium 226, 40 atomes de Radon 222, etc.^[2]

Ordres de grandeur

milli	Modèle:Nb = Radioactivité naturelle de l’eau douce. → Modèle:Nb ; Modèle:Nb = Limite des rejets liquides considérés comme « non contaminés » par l'Électricité de France (ÉdF). → Modèle:Nb ; Modèle:Nb = Radioactivité naturelle de l’eau de mer : Modèle:Nb (aussi certaines eaux minérales). → Modèle:Nb (principalement due au potassium 40) ; Modèle:Nb = Radioactivité du corps humain (principalement due au potassium-40), de l'ordre de Modèle:Nb ; seuil autorisé par les autorités sanitaires françaises^[3]	.
unité	Modèle:Nb = Radioactivité naturelle typique des granites : Modèle:Nb (due à la présence d’uranium, de l’ordre de 10 ppm). Limite inférieure des « déchets à très faible activité» pour l'ANDRA. Radioactivité typique du plâtre, de la brique, du béton^[4]. Radioactivité typique des terres : 500 à Modèle:Nb Modèle:Référence nécessaire. Modèle:Nb = Limite de rejets liquides hospitaliers (décret d’octobre 1981). Radioactivité typique des engrais phosphatés : Modèle:Nb. Modèle:Nb = Radioactivité naturelle des sables de Guarapari – Radioactivité de cendres de charbon - Limite entre « déchets à très faible activité» et « déchets à faible activité» pour l'ANDRA - Limite réglementaire de la radioactivité imposant une déclaration d’activité pour des produits non naturels (décret du 20 juin 1966). Limite des « substances radioactives » pour le décret du 24 juin 1974. Limite supérieure des déchets à « Très Faible Activité » (déchets TFA)
kilo	Modèle:Nb = Limite réglementaire de la radioactivité des substances radioactives naturelles imposant une déclaration d’activité (décret du 20 juin 1966). Modèle:Nb = Radioactivité d’un minerai d’uranium. Modèle:ExpU a une activité massique de Modèle:Nb. L'uranium naturel chimiquement purifié (essentiellement composé de Modèle:ExpU en équilibre avec son descendant Modèle:ExpU) a une activité spécifique de l'ordre de Modèle:Nb. Modèle:Nb = Limite supérieure des déchets nucléaires à « faible activité» (déchets FA)Modèle:Refnec.
méga	Modèle:Nb = Modèle:Nb = Limite supérieure des déchets nucléaires à « moyenne activité» (déchets MA)^[5].
giga	Modèle:Nb (Modèle:Nb) = Activité spécifique du plutonium 239 : Modèle:Nb.
téra	Modèle:Nb (Modèle:Nb)= Ordre de grandeur de l'activité des colis de déchets vitrifiés « Haute Activité - Vie Longue » (HAVL) : Activité moyenne d'un colis de l'ordre de Modèle:Nb, pour un poids de l'ordre de Modèle:Nb, soit de l'ordre de Modèle:Nb.
péta	Modèle:Nb (Modèle:Nb) = Ordre de grandeur de l'activité massique des radionucléides à vie courte.