Dans la nature, la plupart des noyaux d’atomes sont stables, c’est-à-dire qu’ils restent indéfiniment identiques à eux-mêmes. D’autres sont instables car ils possèdent trop de protons ou de neutrons ou trop des deux. Pour revenir vers un état stable, ils sont obligés de se transformer. Ils expulsent alors de l’énergie – provenant de la modification du noyau – sous forme de rayonnements. C’est le phénomène de radioactivité. On distingue principalement 4 familles de rayons :

• Alpha : Expulsés du noyau atomique à une vitesse de 20.000 km par seconde, ce sont des particules d’énergie très grosses et lourdes qui ne pénètrent pas beaucoup dans la matière (une feuille de papier ou une couche d'air de quelques centimètres les arrête). La peau les arrête aussi mais en cas d’ingestion ou d’inhalation c’est une autre histoire… On parle alors d’élément contaminant non irradiant ou «risque Alpha».
• Bêta : Expulsés à 270.000 km par secondes, ce sont des particules peu dangereuses qui sont stoppées par quelques millimètres d'aluminium ou une couche d'air de quelques mètres.
• Gamma : Se déplaçant à la vitesse de la lumière ( 300.000 km par secondes ), ce rayonnement possède un très fort pouvoir de pénétration et ne peut être arrêté que par des matières lourdes comme le fer, le plomb (1 à 5 cm), le béton avec des épaisseurs allant de quelques centimètres à plusieurs mètres suivant l'intensité du rayonnement. Ce sont les rayons Gamma qui nous feront griller.
• Les rayons X : Il y a peu de différence entre les rayons gamma et les rayons X utilisés en radiographie, si ce n’est leur origine.

Le Becquerel (Bq) sert à mesurer le nombre de transformations par seconde d’une source radioactive. Cette unité sert à définir le niveau d’activité d’un échantillon de matière radioactive. Un Becquerel équivaut à une désintégration par seconde. L’irradiation se mesure en Bq/m³.

Tous les rayonnements émis par les atomes radioactifs transportent de l’énergie. Lorsqu’ils rencontrent de la matière - organisme ou objet -, ils cèdent une partie ou la totalité de leur énergie à la matière rencontrée. La dose absorbée correspond à l’énergie des rayonnements cédée à la matière exposée. Cette dose n'est pas mesurables directement et doit être estimée à partir de mesures et de coefficients de pondération définis par la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR). Elle se mesure en Gray (Gy).

Pour une même dose absorbée (en Gy), les effets biologiques potentiels sur la matière vivante exposée dépendent de la nature du rayonnement, de son énergie et du temps d’exposition. De plus, les tissus vivants ou organes n’ont pas la même sensibilité vis-à-vis des rayonnements. Ainsi, pour tenir compte de ces différents paramètres et notamment, dans le domaine des faibles doses, une autre grandeur de dose est utilisée, le Sievert (Sv). En gros, on dira que le sievert est le gray appliqué à l’homme. Généralement les mesures se réalisent en millisievert, un millième de Sievert (mSv) ou en microsievert, un millionième de Sievert (μSv). 1 Sv = 1 000 mSv = 1 000 000 uSv.

Le compteur Geiger-Müller permet d’indiquer la présence et de quantifier le rayonnement ionisant émis par une source radioactive sans distinction du type de rayonnement ni de leur impact biologique. Il est principalement constitué d'un tube Geiger-Müller, réactif hautement sensible à la présence de substances radioactives ce qui permet de mesurer même de faibles niveau de radiation. Quand on mesure une source avec Compteur Geiger, on obtient un taux de comptage, c'est-à-dire le nombre de désintégrations détectées par unité de temps (Désintégration par minutes ou CPM). Comme il existe une radioactivité naturelle, venant du ciel (rayons cosmiques) et du sol, votre compteur détectera toujours cette radioactivité naturelle appelée « bruit de fond » qui varie entre 15 et 30 CPM (coups par minute).

Les Compteurs Geiger haut de gamme détectent les principales radiations (Alpha, bêta, Gamma et X) mais la majorité ne détectent pas le Alpha car les contaminations courantes suite à un incident nucléaire sont le Cesium 137 et l’iodine 131 et ils ne peuvent détecter les rayon Bêta que si une partie du tube est à découvert (Le plastique arrête les rayons Bêta). Les compteurs Geiger standards ne détectent donc que les rayons Gamma et X.

En radioprotection, le débit de dose efficace est le nom officiel de ce qu'on appelle dans le langage courant « niveau de radioactivité » : c'est la vitesse à laquelle on va absorber des rayons si on est à un endroit donné par rapport à une source radioactive ou à un environnement contaminé. Le débit de dose se mesure en Sieverts. C'est une notion fondamentale, qui sert de base au zonage, c'est-à-dire à la distinction entre des zones plus ou moins radioactives, et donc d'accès plus ou moins restreint. Le dosimètre opérationnel permet de mesurer en temps réel l’exposition en microsieverts. Un dosimètre utilise généralement comme détecteur non pas un tube geiger-müller mais une diode au Silicium. En clair, cela indique que le nombre de millisieverts affiché sera correct à ±20% quelque soient les radioéléments considérés (Césium 137, Uranium, Thorium, Radium..) contrairement au compteur Geiger généralement calibré sur un seul élément, le Cesium 137. Il existe deux types de dosimètre : le dosimètre passif à lecture différée et le dosimètre actif (dosimètre électronique opérationnel) qui informe en temps réel son porteur au moment de l'utilisation.

Pour donner une image, le compteur Geiger est le compteur de vitesse de votre auto et le Dosimètre est le compteur kilomètrique.

Note : Certains compteurs Geiger proposent un affichage en uSv mais en réalité un compteur Geiger est incapable de mesurer les sieverts qui est une unité de dangerosité biologique. Tout au plus permet-il de les estimer pour un isotope donné (celui pour lequel il a été calibré, typiquement du Cesium 137). La dangerosité des rayonnement dépend principalement de leur énergie or un compteur Geiger ne sait pas mesurer les énergies, il ne sait compter que le nombre de particules détectées. C'est pourquoi le nombre de sieverts affiché par un compteur Geiger sera très souvent faux lorsque on mesure un isotope autre que celui pour lequel il a été étalonné. Enfin l'étalonnage se fait typiquement sur le seul rayonnement gamma et si vous approchez trop le compteur de la source radioactive vous compterez également les rayons beta, ce qui faussera la mesure.

On distinguera la notion de dose et de débit de dose car il est important de savoir que la même quantité de radiation fait plus de dégâts si elle est reçue en peu de temps.

Le français moyen reçoit une dose annuelle moyenne de l’ordre de 4,5 mSv (4500 uSv), soit 12,3 uSv par jour donc 0,50 uSv/h. En clair jusqu’à 0,50 uSv/h c’est normal. Ce chiffre est en forte augmentation à cause des actes médicaux, il était de 3,3 mSv en 2005. Il faut savoir qu’un scanner abdominal c’est 15 mSv ! Cependant aucune étude n'a encore permis de détecter un augmentation significative du risque de développer un cancer à des niveaux de dose annuelle inférieurs à 100 mSv. Une exposition cumulée sur un an à 1.000 mSv, ou 1 Sv, causerait par contre probablement un cancer mortel, de nombreuses années plus tard, chez 5% des personnes touchées.

A savoir aussi que la dose de radiation naturelle annuelle varie avec l’altitude de 0,27 mSv au niveau de la mer à 2,4 mSv en haute montagne. Connaitre la dose 'normale' chez vous permet de détecter une variation anormale même si le chiffre mesuréé n'est pas dangereux en lui même. Quelque chose d'anormal se sera produit dans votre environnement et il faut chercher à comprendre.

Une dose élevée de radiations a pour effet de détruire le système nerveux, les globules rouges et les lymphocytes, ce qui endommage le système immunitaire. En cas d'exposition très importante - de l'ordre de 1.000 mSv en quelques heures - les personnes irradiées vont souffrir de nausées, de vomissements et d'hémorragies, mais elles ne risquent pas la mort, du moins à court terme. Une dose unique de 5.000 mSv serait en revanche fatale pour la moitié des personnes exposées dans un délai d'un mois.

Au delà de 1 Sv il faut donc prendre des mesures. Confinement si vous pensez que c’est temporaire, évacuation dans le cas contraire. Les capsules d’iode permettent de protéger la thyroïde en la saturant d’iode non dangereuse pour l’empêcher de fixer de l’iode radioactive. Les capsules ont un effet optimum après 2 heures et il est conseillé de renouveler la prise toutes les 48 heures. Mais comprenez bien que l’iode radioactif n'est qu’un des nombreux radionucléides donc la pillule d'Iode n'est en aucun cas un vaccin contre la radioactivité !

Note 1 : Un compteur Geiger ne permet pas de détecter si les aliments ont des traces radioactivess (Nourriture importé du japon par exemple). L'appareil à utiliser pour ce type d'analyse est un spectromètre gamma (appareil qui coûte cher et surtout nécessite de solides connaissances techniques).

Note 2 : il n'y a pas de calcul direct permettant de passer des CPM (un comptage d'électron) au micro/milli sieverts qui est une mesure de dégats sur le corps humain. Tant que vous ne savez pas à quel isotope vous êtes exposé, vous ignorez en effet l'impact des CPM sur votre santé. Le calcul moyen donne 25 CPM = 0,21 microSv/heure (Situation normale), 50 CPM = 0,42 uSV/h (Situation a surveiller et a étudier si elle perdure), 100 CPM - 0,83 uSv/h (Alerte ! Evitez la pluie et restez enfermé en attendant de voir ce qui se passe), 150 CPM (Risque de cancer après 1 an d'exposition continue), 500 CPM (Risque de cancer après 90 jours d'exposition continue).

Note 3 : Une dose forte reçu sur un temps court provoque rapidement des effets (de 1 à 2 Sv, nausée, perte de cheveux, fatigue, trouble digestif; à partir de 3 Sv, apparition de cloques et effondrement du système immunologique). A 5 Sv c'est 50% de mortalité, 90% à 8 Sv. Au delà de 10 Sv la paralysie intervient dans les heures qui suivent l'exposition et les chances de survie sont infimes.