Protactinium
Le protactinium est un élément métallique argenté qui appartient au groupe des actinides. Il est malléable, brillant, de couleur gris argenté, radioactif. Il ne ternit pas rapidement à l’air, il est attaqué par l’oxygène, la vapeur et les acides, mais pas par les alcalis. Il est supraconducteur à des températures inférieures à 1,4 K.
Applications
En raison de sa rareté, de sa forte radioactivité et de sa toxicité, il n’existe actuellement aucune utilisation du protactinium en dehors de la recherche scientifique fondamentale.
Le protactinium dans l’environnement
Le protactinium-231 est naturellement présent dans les minerais d’uranium comme la pechblende, à hauteur de 3 ppm dans certains minerais du Zaïre. Le protactinium est naturellement présent dans le sol, les roches, les eaux de surface, les eaux souterraines, les plantes et les animaux à de très faibles concentrations (de l’ordre de 1 ppt ou 0,1 picocouries (pCi)/g).
Effets du protactinium sur la santé
Le protactinium ne joue aucun rôle biologique.
Le protactinium peut être absorbé par l’organisme en mangeant des aliments, en buvant de l’eau ou en respirant de l’air. Lorsque le protactinium est inhalé, une fraction importante peut passer des poumons à d’autres organes en passant par le sang, en fonction de la solubilité du composé.
L’absorption gastro-intestinale à partir d’aliments ou d’eau est une source probable de protactinium déposé en interne dans la population générale. La plupart du protactinium absorbé par ingestion quittera rapidement l’organisme dans les fèces ; seulement environ 0,05% de la quantité ingérée est absorbée du tractus gastro-intestinal dans la circulation sanguine. Après avoir quitté l’intestin ou le poumon, environ 40 % du protactinium qui entre dans la circulation sanguine se dépose dans le squelette, environ 15 % dans le foie, environ 2 % dans les reins, et le reste est excrété. La demi-vie biologique dans le squelette est d’environ 50 ans. On suppose que 70% du protactinium déposé dans le foie est retenu avec une demi-vie biologique de 10 jours, les 30% restants ayant une demi-vie biologique de 60 jours. Du protactinium déposé dans les reins, 20% est supposé être retenu avec une demi-vie biologique de 10 jours, les 80% restants ayant une demi-redistribution biologique.
Effets primaires sur la santé : Le protactinium ne présente généralement un risque pour la santé que s’il est absorbé par l’organisme, bien qu’il existe un petit risque externe associé aux rayons gamma émis par le protactinium-231 et à un certain nombre de produits de désintégration à courte durée de vie de l’actinium-227. Les principaux modes d’exposition sont l’ingestion d’aliments et d’eau contenant du protactinium et l’inhalation de poussières contaminées par le protactinium. L’ingestion est généralement l’exposition la plus préoccupante, à moins qu’il n’y ait une source proche de poussière contaminée en suspension dans l’air. Comme le protactinium est absorbé par le corps beaucoup plus facilement s’il est inhalé plutôt qu’ingéré, les deux voies d’exposition peuvent être importantes.
La principale préoccupation sanitaire est le cancer résultant du rayonnement ionisant émis par le protactinium déposé dans le squelette, le foie et les reins. Les risques sanitaires associés au protactinium-234m sont inclus avec ceux de l’uranium-238. Le protactinium-234m se désintègre en émettant une particule bêta énergétique, de sorte que des précautions contre ce rayonnement sont nécessaires lors de la manipulation de l’uranium ; par exemple, des gants en caoutchouc épais sont portés pour protéger les mains et les avant-bras.
Le facteur de risque d’inhalation du protactinium-231 représente l’un des plus importants facteurs de risque pour tout radionucléide. L’actinium-227 et ses produits de désintégration représentent plus de 80 % de ce risque d’inhalation. Bien que le facteur de risque pour l’ingestion soit beaucoup plus faible que pour l’inhalation, l’ingestion est généralement le moyen le plus courant de pénétrer dans l’organisme.
Comme pour les autres radionucléides, le coefficient de risque pour l’eau du robinet est d’environ 75 % de celui indiqué pour l’ingestion alimentaire.
En plus des risques liés aux expositions internes, il existe un risque lié à l’exposition gamma externe au protactinium-231.
En utilisant les coefficients de risque gamma externe pour estimer les risques de mortalité par cancer au cours de la vie, si l’on suppose que 100 000 personnes ont été continuellement exposées à une épaisse couche de sol avec une concentration moyenne initiale de 1 pCi/g de protactinium-231, on peut prédire que 8 de ces 100 000 personnes contracteront un cancer mortel. Quant aux expositions internes, une grande partie de ce risque provient de l’actinium-227 et de ses produits de désintégration.
Effets du protactinium sur l’environnement
Le protactinium adhère préférentiellement assez bien au sol, et la concentration associée aux particules de sol sableux est typiquement 550 fois plus élevée que dans l’eau interstitielle (l’eau dans l’espace poreux entre les particules du sol) ; les rapports de concentration sont encore plus élevés (environ 2 000 et plus) pour les sols limoneux et argileux.
Le protactinium n’est généralement pas un contaminant majeur sur les sites du DOE (Department Of Energy) et ne constitue pas une préoccupation pour les eaux souterraines.
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