Are Irradiated Gemstones Dangerous?

Traitement...

Out of all of the gemstone treatments currently on the market, there is one treatment that always raises questions. That treatment is irradiation.

When the word “irradiation” is whispered, the first thing that springs to mind is: is it safe? Good news: yes it is. We will explore why gemstones are irradiated and what the NRC (Nuclear Regulatory Commission) does to ensure your safety.

The gemstone that has caused the most much discussion is blue topaz. Since the 1980s, this gemstone has routinely undergone irradiation to give it the blue color we all know and love. There are two methods for irradiating blue topaz, and they both involve types of nuclear reactors.

The first method is to use a stream of electrons to induce the color. The second method is to use a stream of neutrons.

While the electron method produces topaz that does not pose a hazard to humans, topaz treated with the neutron method can continue to emit radiation for years. After extensive research from various bodies including the NRC, rigorous checks have been put in place to ensure all neutron-irradiated blue topaz that comes to market is safe to handle.

What Gemstones Are Commonly Irradiated?

The list below gives examples of the gemstone colors that can be achieved with irradiation. This is not a complete list and other color variations are available.

Topaz: Colorless before treatment. Blue after treatment.
Diamond: Colorless to Green / Blue
Pearls: Light color to Gray-Blue
Quartz: Colorless / Yellow / Pale Green to Brown / Amethyst / Smoky / Rose
Tourmaline: Colorless to Yellow / Brown / Pink / Red

Irradiation Processes

There are three main ways to irradiate gemstones. Each method uses a different facility and can have different effects on gemstones.

Neutron Bombardment – Use of a nuclear reactor
Electron (Beta) Bombardment – Use of an accelerator
Gamma Radiation – Use of a cobalt-60 facility (these facilities are commonly used to sterilize medical equipment)

The irradiation process can be thought of in terms of balls. The neutron method fires large tennis balls at the subject to induce the color. The electron method uses tiny balls to fire at the subject. Gamma radiation uses microscopic balls with huge amounts of energy to induce color.

Does Irradiation Make The Gemstone Radioactive?

The longer a gemstone is exposed to irradiation the more chance of the stone becoming radioactive. The reason why gemstones become radioactive is if impurities within the gemstone become active. Stones treated with either electron or neutron irradiation will remain radiaoactive for a period of time. Stones treated with gamma radiation will not become radiactive.

For stone treated with electron irradiation the radiation level of the material that comes out of the reactor is generally deemed safe to handle by the NRC. Even still there are strict guidelines in place to ensure that the Topaz is set aside for a number of months. Remember that radiation decays over time so if the stones are safe to handle straight out of the reactor they are safe to handle once they come to market.

Neutron radiation takes a longer period to become safe. According to the NRC the average time for freshly neutron irradiated Topas to become safe is 12 – 24 months.

How Much Radiation Will I Be Exposed To?

Radiation is everywhere. It is a natural part of life and we actually can’t live without it. Let's do some quick comparisons. Radiation is measured by millirem or Radiation Absorbance Dose.

A 6-carat topaz worn for a year (assuming the radiation level is at the maximum the NRC deems safe) = 0.03 millirem

Now, let's compare that to some other common things, all based on 1-year exposure.

Porcelain Crown or False Teeth = 0.07 millirem (2.3x that of Topaz)
Chest X-ray = 10 millirem (333x that of Topaz)
Food and Water (yes, even these have natural radiation) = 30 millirem (1,000x that of Topaz)
Trans Atlantic Flight = 2.5 millirem (83x that of Topaz)
Watching TV = 1 millirem (33x that of Topaz)

How Does Irradiation Cause Color?

This is a very complex subject, so let's break it down with some examples. We'll explain the two ways gemstones get their color: chromophores (impurities) and color centers (defects).

Chromophores

Chromophores are impurities in minerals that cause color.

Take sapphire for example. Pure sapphire is clear. Add in titanium as an impurity and it turns blue. Add in iron, it turns yellow. Add chromium, it turns pink. Add iron and chromium, you get orange/pink (padparadscha).

This is the most common way gems get their color. So, if you want to enhance a sapphire, you can diffuse titanium to it (through surface diffusion) and create a bluer stone.

Color Centers (Defects)

Now, let's look at diamonds. All diamonds are pure carbon. So, how do they have pink diamonds, yellow diamonds, and red diamonds? The answer: a color center. This is a defect in the crystal structure of the gem, and this defect causes color.

If you take kunzite, topaz, hiddenite, or diamond and try to cause a defect in the crystal lattice, you will induce a color.

How do you cause a defect? You smash the atoms inside the crystal. This is where the electron radiation and neutron radiation come in. You literally smash the gem with radiation to cause a defect that induces color.

Is The Color Permanent?

These defects can be fixed by applying energy to the gem. In the case of kunzite, this energy is in the form of UV radiation from the sun. The energy from the sun repairs the crystal structure and removes the pink color from the gem.

You will see plenty of hiddenite in the market that has been irradiated. It has a color center induced, causing the green color. This color is sensitive to sunlight just like kunzite.

However, the color in topaz and tourmaline, for example, is stable. The process for creating the blue color in topaz involves irradiating the gemstone, then heating it. This heating process actually stabilizes the color, creating a gem that will not fade or deteriorate over time.

Some of the brown topaz you will see is the result of electron radiation. If this topaz is heated, it will turn blue and stabilise the color. However, a few years ago someone decided they would Irradiate topaz. But, when it turned brown with an orange tinge, they decided not to heat it to turn it blue but sell it as Imperial Topaz. Sites like Gem Rock Auctions do not allow these types of stones to be sold as Imperial Topaz.

Now that you know how safe irradiated gemstones are, it is time to decide if you really want to wear those false teeth. After all, would you rather have a set of false teeth or twice the number of topaz gemstones?

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Diamond

Pearls

Topaz

Tourmaline

Parmi tous les traitements aux pierres précieuses actuellement sur le marché, il existe un traitement qui soulève toujours des questions. Ce traitement est une irradiation. Quand les mots «irradiation» sont murmurés, la première chose qui me vient à l’esprit est «est-ce sûr? La bonne nouvelle est que oui. Nous allons explorer pourquoi les pierres précieuses sont irradiées et ce que la NRC (Commission de réglementation nucléaire) fait pour assurer votre sécurité.

La pierre précieuse qui a provoqué tant de discussions est la topaze bleue. Depuis les années 80, cette pierre précieuse subit régulièrement une irradiation pour lui donner la couleur bleue que nous connaissons et aimons tous. Il existe deux méthodes pour irradier la topaze bleue. Les deux impliquent des types de réacteurs nucléaires. La première consiste à utiliser un flux d'électrons pour induire la couleur, l'autre consiste à utiliser un flux de neutrons. Bien que la méthode électronique produise une topaze qui ne présente aucun danger pour l'homme, la topaze à neutrons peut continuer à émettre des radiations pendant des années. Après des recherches approfondies menées par divers organismes, dont le CNRC, des contrôles rigoureux ont été mis en place afin de garantir la sécurité de toute la topaze bleue irradiée aux neutrons mise sur le marché.

Quelles pierres précieuses sont couramment irradiées?

La liste ci-dessous donne un exemple des couleurs pouvant être obtenues avec l'irradiation. Cette liste n'est pas exhaustive et d'autres variations de couleur sont disponibles.

Topaze (incolore avant traitement. Bleu après traitement)
Diamant (Colorés au vert / bleu)
Perles (Couleur pâle à gris-bleu)
Quartz (incolore / jaune / vert pâle à brun / améthyste / fumé / rose)
Tourmaline (incolore à jaune / marron / rose / rouge)

Processus d'irradiation

Il existe trois méthodes principales pour irradier les pierres précieuses. Chaque méthode utilise une installation différente et peut avoir des effets différents sur les pierres précieuses.

Bombardement neutronique - Utilisation d'un réacteur nucléaire
Bombardement électronique (bêta) - Utilisation d'un accélérateur
Rayonnement gamma - Utilisation d'une installation de cobalt 60 (ces installations sont couramment utilisées pour stériliser du matériel médical)

Le processus d'irradiation peut être considéré comme une balle. La méthode neutronique tire de grosses balles de tennis sur le sujet et induit la couleur. La méthode électronique utilise des billes minuscules pour tirer sur le sujet. Le rayonnement gamma utilise des billes microscopiques très chargées en énergie pour induire la couleur.

L'irradiation rend-elle les pierres précieuses radioactives?

Plus une pierre précieuse est exposée à l'irradiation longtemps, plus la pierre a de chances de devenir radioactive. Les pierres précieuses deviennent radioactives si les impuretés de la pierre précieuse deviennent actives. Les pierres traitées avec une irradiation par des électrons ou des neutrons resteront radioactives pendant un certain temps. Les pierres traitées avec un rayonnement gamma ne deviendront pas radioactives.

Pour les pierres traitées par irradiation aux électrons, le niveau de radiation du matériau sortant du réacteur est généralement considéré comme sûr à manipuler par le CNRC. Même dans ce cas, des directives strictes sont en place pour garantir que la Topaz soit mise de côté pendant plusieurs mois. Rappelez-vous que les radiations décroissent avec le temps, donc si les pierres sont manipulables en toute sécurité dès leur sortie du réacteur, elles le sont également une fois qu'elles sont commercialisées.

Le rayonnement neutronique met plus de temps à devenir sûr. Selon le CNRC, le temps moyen pour que les Topas fraîchement irradiées à l'aide de neutrons soient sûrs est de 12 à 24 mois.

À quelle quantité de rayonnement vais-je être exposé?

La radiation est partout. C'est une partie naturelle de la vie et nous ne pouvons vraiment pas nous en passer. Permet de faire des comparaisons rapides. Le rayonnement est mesuré par millirium ou dose d'absorption du rayonnement.

Une topaze de 6 ct portée pendant un an (en supposant que le niveau de rayonnement est au maximum que le NRC considère comme sûr) = 0,03 millerium

Permet de comparer une autre chose courante (tous basés sur une exposition de 1 an)

Couronne en porcelaine ou fausses dents = 0,07 millier (2,3 fois celle de la topaze)
Radiographie pulmonaire = 10 millier (333 fois celle de la topaze)
Nourriture et eau (oui même qui a un rayonnement naturel) = 30 millerium (1 000 fois celui de la topaze)
Vol transatlantique = 2,5 millier (83 fois celui de la topaze)
Regarder la télévision = 1 millier (33 fois celle de la topaze)

Comment l'irradiation cause-t-elle la couleur?

Évidemment, il s’agit d’un sujet très complexe, mais essayons de l’expliquer. Je vais expliquer les deux manières dont les pierres précieuses obtiennent leur couleur. Chromophores (impuretés) et centres de couleur (défauts). Et c'est parti

Chromophore. C'est quand un minéral a des impuretés qui causent de la couleur. Prenez Saphir par exemple. Le saphir pur est clair. Ajoutez du titane comme impureté et il devient bleu. Ajoutez dans le fer, il devient jaune. Ajoutez du chrome, il devient rose. Ajoutez du fer et du chrome et vous obtenez orange / rose (padparascha). C'est la manière la plus courante d'obtenir des couleurs de gemmes. Donc, si vous souhaitez améliorer un saphir, vous pouvez diffuser du titane dans le saphir et créer une pierre plus bleue (diffusion par la surface).

Regardons maintenant Diamond. Tous les diamants sont du carbone pur. Alors, comment ont-ils diamants roses, diamants jaunes et diamants rouges ? La réponse. Un centre de couleur. C'est un défaut de la structure cristalline de la gemme. Ce défaut provoque la couleur.

Donc, si vous prenez Kunzite, Topaz, Hiddenite, Diamond et essayez d’induire un défaut dans le réseau cristallin, vous induirez la couleur.

Comment faites-vous un défaut? Vous écrasez les atomes à l'intérieur du cristal avec quelque chose. C’est là que le rayonnement électronique et le rayonnement neutronique entrent en jeu. Vous écrasez littéralement la gemme avec un rayonnement pour provoquer un défaut qui provoque une coloration.

La couleur est-elle permanente?

Ces défauts peuvent être corrigés en appliquant de l'énergie à la gemme. Dans le cas de la Kunzite, cette énergie se présente sous la forme de rayons ultraviolets du soleil. L'énergie du soleil répare la structure cristalline et supprime la couleur rose de la gemme.

Vous verrez beaucoup de Hiddenite irradiée sur le marché qui a été irradiée. Il a un centre de couleur induit qui provoque la couleur verte. Cette couleur est sensible à la lumière du soleil, tout comme la kunzite.

La couleur dans Topaz et Tourmaline par exemple est stable. Le processus de création de la couleur bleue dans Topaz consiste à irradier la pierre précieuse, puis à la chauffer. Ce processus de chauffage stabilise la couleur et crée un bijou qui ne se décolore pas et ne se détériore pas avec le temps.

Une partie de la topaze brune que vous verrez est le résultat du rayonnement électronique de la topaze. Si cette topaze est chauffée, elle deviendra bleue et stabilisera la couleur. Cependant, il y a quelques années, quelqu'un a décidé d'irradier Topaz, mais lorsqu'il a viré au marron avec une teinte orange, ils ont décidé de ne pas le chauffer et de le bleuir, mais de le vendre comme topaze impériale. Des sites tels que Gem Rock Auctions ne permettent pas de vendre ces types de pierres en tant que topaze impériale.

Maintenant que vous savez à quel point les pierres précieuses irradiées sont sûres, il est temps de décider si vous voulez vraiment porter ces fausses dents. Après tout, préféreriez-vous un ensemble de fausses dents ou deux fois plus de pierres précieuses de topaze?