Depuis la radioactivité n’a cessé de décroître puisque de nombreux atomes radioactifs se sont transformés pour l’essentiel en éléments stables. Parmi les 340 atomes qui existent dans la nature, 70 ont des noyaux instables radioactifs (radionucléides). Il ne reste qu’une vingtaine de ces radionucléides « primordiaux », ceux de période très courte par rapport à l’âge de la Terre ayant disparu.

Actuellement les principaux radionucléides naturels sont le potassium 40 et ceux issus des trois familles radioactives de l’uranium 238, de l’uranium 235 et du thorium 232. Ces éléments radioactifs se retrouvent dans l’air, dans le sol, dans l’eau et dans les organismes vivants dont l’homme.

Les rayons cosmiques ont 2 composantes. La première est due aux ions très énergétiques en provenance des galaxies. L’autre composante vient du soleil : le « vent solaire » est surtout constitué de protons. L’interaction des rayons cosmiques avec le champ magnétique terrestre forme la magnétosphère qui, avec l’atmosphère, sont de bons protecteurs puisque seulement 0,05 % du rayonnement cosmique arrive au niveau de la mer. On comprend ainsi que l’importance du rayonnement cosmique augmente avec l’altitude (il double tous les 1500 m).

La radioactivité du sol (ou rayonnement tellurique) émis par de nombreux éléments radioactifs présents dans l’écorce terrestre, comme l’uranium et le thorium. Il varie selon la nature du sol. Il est ainsi 5 à 20 fois plus élevé dans les massifs granitiques que sur des terrains sédimentaires.

La radioactivité des eaux, dépend plus du caractère chimique que de la géologie des terrains qu’elles drainent. Les eaux minérales sont plus radioactives que les eaux de surface, alors que certaines eaux souterraines sont riches en gaz radon dissous.

La radioactivité du corps humain, de l’ordre de 120 Bq/kg (8400 Bq pour une personne de 70 kg) est due à l’ingestion d’aliments contenant des éléments radioactifs. Après ingestion, ces radionucléides viennent se fixer dans les tissus et les os. Ainsi, l’organisme humain compte en moyenne 4500 Bq en potassium 40 et 3700 Bq en carbone 14.

La radioactivité de l’air est essentiellement due au radon 222, lui-même issu de l’uranium 238. Cette composante la plus importante de l’exposition naturelle est très variable. Elle dépend de la richesse du sol en uranium 238, de la porosité du sol, des matériaux de construction et de la ventilation de l’habitat qui concentre par confinement la diffusion du gaz radon. Ce gaz, ainsi que les produits qui en dérivent, se fixe dans les voies respiratoires.

Le radon (Rn) est un gaz radioactif omniprésent à la surface de la Terre. Il possède trois isotopes naturels (219Rn, 220Rn, 222Rn) descendants des radioéléments présents dans les sols (235U, 232Th et 238U).

Le radon 222, descendant du radium (226Ra) qui est lui-même un descendant de l’uranium 238, est l’isotope le plus présent dans l’atmosphère à cause de sa période radioactive (3,8235 jours) suffisamment longue pour lui permettre de migrer dans les sols, depuis la roche qui lui a donné naissance, jusqu’à l’atmosphère. En se désintégrant, le radon émet des particules alpha et engendre des descendants solides eux-mêmes radioactifs (polonium, bismuth, plomb,...).

Par différents processus physiques, il migre du sol jusqu’à l’air libre et peut s’accumuler dans l’atmosphère plus confinée des bâtiments. L’inhalation du radon et de ses descendants constitue, pour la population française, la première cause d’irradiation parmi les sources naturelles de rayonnements ionisants. C’est le risque de cancer du poumon qui motive la vigilance à l’égard du radon dans les habitations et les mines souterraines.

> Lien vers livret radon de l’IRSN

Le « bruit de fond » radioactif naturel a toujours existé et, en moyenne, l’exposition totale subie par l’homme a sans doute peu varié au cours des siècles. Toutefois, des changements dans les modes de vie ou l’introduction de nouvelles pratiques ont pu modifier quelque peu cette situation.

De multiples circonstances conduisent donc à des expositions à la radioactivité naturelle artificiellement augmentée et à des expositions parfois relativement importantes :
 le confinement du radon dans les habitats : l’utilisation de certaines matériaux de construction émettant du radon, des constructions mal isolées de sols uranifères, des habitats trop confinés peuvent conduire à des expositions conséquentes ;
 l’altitude : les séjours en altitude se traduisent par des suppléments d’exposition ;

Les procédés de production de certaines activités industrielles, non liées au cycle électronucléaire, modifient les équilibres physico-chimiques de la radioactivité naturelle contenue dans les matières utilisées et la concentrent dans les déchets produits. Il s’agit alors de radioactivité naturelle technologiquement renforcée. Elle représente un risque éventuellement accru de dissémination dans l’environnement et donc d’exposition humaine, même après l’arrêt l’activité industrielle.

Cette radioactivité naturelle involontairement renforcée provient des industries extractives de minerais et de ressources géologiques ainsi que des étapes successives de séparation, d’épuration, de transformation, et d’utilisation des sous-produits. Il s’agit principalement d’activités suivantes :

• la combustion de charbon en centrales thermiques ;
• le traitement des minerais d’étain, d’aluminium, de cuivre, de titane, de niobium, de bismuth et de thorium ;
• la production de céramiques réfractaires ;
• la production ou l’utilisation de composés comprenant du thorium ;
• la production de zircon et de baddaleyite ;
• la production d’engrais phosphatés et la fabrication d’acide phosphorique ;
• le traitement du dioxyde de titane ;
• le traitement des terres rares et la production de pigments en contenant ;
• le traitement d’eau souterraine par filtration destinée à la production d’eaux de consommation ;
• les établissements thermaux.

L’extraction et le traitement de minerais d’uranium génère aussi une radioactivité naturelle renforcée, mais dans ce cas, à la différence des activités industrielles mentionnées ci-dessus, le minerai est utilisé pour ses propriétés radioactive.