radioprotection 02

Document stagiaire :

1 CENTRE DE SOUDURE ET D’EXPERTISE

INTRODUCTION

Les rayons X ,γ , les particules α ,β, neutrons et les produits de fission , transportent de l'énergie électromagnétique.Leur interaction avec la matière se fait de plusieurs manières :

Avec les électrons orbitaux Dans la partie extra-nucléaire proche du noyau Avec les noyaux atomiques Avec l’atome dans sa globalité Avec les électrons constituant les liaisons chimiques

Quelque soit le processus d’interaction , les rayonnements cèdent de l’énergie à la matière.L’énergie absorbée par la matière conduit à un état d’excitation qui se traduit par :

Migration des électrons orbitaux vers les couches externes , voire l’infini (ionisation) Ejection d’électrons par l’atome (ionisation) Excitation nucléaire (radioactivité) Cassure des liaisons chimiques (radicaux libres)

La nocivité du rayonnement dépend : Du type de rayonnement De l’ énergie du rayonnement

La gravité de l’effet biologique produit dépend : Du type de cellules ou de l’organe ou de la partie de l’organisme touchés De l’age de l’individu Du sexe de l’individu Des conditions d’exposition ( dose massive ou fractionnée) De l’équivalent de dose reçu

La protection contre les rayonnements ionisants et la prévention des effets pathologiques nécessite la mise en œuvre des dispositions suivantes :

Formation et certification du personnel DATR Sensibilisation du personnel non DATR Suivi médical et professionnel du DATR Respect de la réglementation en vigueur Application des consignes de sécurité de l’entreprise Désignation de la personne compétente Utilisation des matériels de radioprotection (films, stylos, détecteurs, écrans,

signalisations diverses)


DOSIMETRIE : GRANDEURS ET UNITES

La dosimétrie est la mesure d’une quantité d’énergie communiquée à la matière en un point précis , par l’intermédiaire des rayonnements ionisants.En effet, une radiation ionisante crée dans la matière traversée des ionisations et subit une perte d’énergie.La quantité d’énergie cédée à la matière détermine la dose absorbée.La quantité d’ions produits dans l’air par les rayons X et γ détermine l’exposition.

DOSE ABSORBEE D

La dose absorbée est l’énergie délivrée par les radiations ionisantes à une masse de matière organique ou inorganique.La mesure est effectuée entre les instants t0 et t1 dans un petit volume ΔV contenant la masse ΔM.L’énergie communiquée à la masse ΔM se calcule en faisant le bilan des énergies qui entrent (signe+) et des énergies qui sortent (signe-) du volume ΔV.L’écriture simplifiée de l’énergie communiquée à la masse ΔM s’écrit :E = ΣEe – ΣEsPuisque la dose absorbée D entre les instants t0 et t1 représente l’énergie cédée à l’unité de masse pendant cet intervalle, nous écrivons :

L’unité légale de mesure de la dose absorbée est le gray (Gy).

Une dose absorbée de 1 Gy correspond à une énergie de 1 joule (1 J) communiquée à une masse de matière de 1 kilogramme (1kg).

L’unité ancienne était le rad.

Une dose absorbée de 1 rad correspond à une énergie de 100 erg (1 J = 107 erg)L’équivalence entre le Gy et le rad est : 1 Gy = 100 rad

II-1-1- DEBIT DE DOSE ABSORBEE D° :

La dose absorbée par unité de temps détermine le débit de dose absorbée D°


D = E M

D° = D t

L’unité légale de mesure du débit de dose est le gray par seconde (Gy/s).L’unité ancienne est le rad par heure (rad/h)La correspondance est : 1 Gy/h = 100 rad/h

EXPOSITION X

L’exposition (X) est une grandeur définie uniquement pour les rayons X et γ , et pour un seul milieu l’air.L’irradiation d’un volume d’air ΔV de masse ΔM par des photons X ou γ crée des ionisations (ions+ et ions-).L’exposition (X) est égale au quotient de la somme Q des charges électriques de tous les ions de même signe produits dans un volume d’air, par la masse de ce volume d’air, soit :

L’unité légale d’exposition est le coulomb par kilogramme (C/kg)

Une exposition de 1 C/kg est l’exposition telle que la charge électrique de tous les ions de même signe produits dans une masse d’air de 1 kg (lorsque les ions sont complètement arrêtés dans l’air) est égale en valeur absolue à 1 Coulomb (1 C ).

L’unité ancienne d’exposition est le roentgen (R)1 R correspond à la création d’une unité électrostatique ucs (1 ucs = 2.08 . 109 ionisations) dans un volume d’air de 1 cm3.( 1 cm3 a une masse de 1.29 . 10-3 grammes).( une ionisation correspond a une charge libérée de 1.6 . 10-19 Coulomb).Ceci donne la correspondance entre le Coulomb par kilogramme et le Roentgen, soit :1 C/kg = 3880 R

DEBIT D’EXPOSITION X°

L’exposition par unité de temps détermine le débit d’exposition X°

L’unité légale du X° est le coulomb par kilogramme par seconde, donc l’ampère par kilogramme (A/kg)


X = Q M

X° = X t

L’unité ancienne est le R/hL’équivalence entre l’A/kg et le R/h est : 1 A/kg = 14 . 106 R/h

Remarques :

Le X° est mesuré avec des chambres d’ionisation.Cette mesure caractérise parfaitement le faisceau X ou γ. En effet, les ionisations produites dans le volume de mesure dépendent à la fois du nombre de photons passant par seconde et de l’énergie de chacun des photons.

Connaissant l’exposition en un point dans l’air, on peut en déduire la dose qui serait absorbée par un matériau quelconque placé en ce point.

La dose absorbée dépend du matériau et du rayonnement considéré : on peut calculer qu’à une exposition de 1 R correspond une dose absorbée de :-8 rad dans l’acier et 97 rad dans le plomb, pour une énergie de rayonnement de 100 keV.-1 rad dans l’acier et 4 rad dans le plomb, pour une énergie de rayonnement de 1 MeV.

Dans l’eau et les tissus vivants et quelque soit l’énergie du rayonnement, on admet que : - à une exposition de 1 C/kg correspond une dose absorbée de 38,8 Gy(à une exposition de 1 R correspond une dose absorbée de 1 rad.)

EQUIVALENT DE DOSE H

En radioprotection, il a été nécessaire d’introduire une nouvelle grandeur qui tient compte du fait qu’à doses absorbées égales, les effets produits varient avec la nature du rayonnement. C’est-à-dire que dans les tissus vivants, pour une même dose, les divers rayonnements produisent des effets biologiques différents.La nocivité d’un rayonnement est chiffrée par le facteur de qualité Q.Plus les effets sur l’organisme sont graves, plus le facteur de qualité de ce rayonnement est élevé. On a ainsi attribué les valeurs suivantes :Q = 1 pour les électrons, les rayons X et γQ = 10 pour les protons et les neutronsQ = 20 pour les particules α

L’équivalent de dose H est égal au produit de la dose par le facteur de qualité Q

L’unité légale est le Sievert (Sv) avec la dose calculée en grayL’ancienne unité est le rem avec la dose calculée en radCorrespondance entre le Sv et le rem : 1 Sv = 100 rem

On définit également le débit d’équivalent de dose H°


H = D . Q

H° = H t

L’unité légale est le Sievert par seconde (Sv/s)L’unité ancienne est le rem par heure (rem/h)La correspondance est : 1 Sv/h = 100 rem/ h

GRANDEUR SYMBOLE FORMULE

COMMENTAIRES et

DEFINITIONS

UNITE LEGALE

UNITE ANCIENNE

RELATION Entre

UNITES

APPAREIL de

MESURE

DOSE ABSORBEE D = E M

Grandeur définie pour tous les types de rayonnements ionisants et dans tous les matériaux.D : dose absorbée.E :énergie cédée à la matière.M : masse de matière exposée.

Gray(Gy) énergie de 1 Joule cédée à 1 kilogramme de matière

radEnergie de 10-5 Joule cédée à 1 gramme de matière

1 Gy = 100 rad

-Stylodosimètre-Filmdosimètre

DEBIT DE « D » D° = D t

Dose absorbée par unité de temps.

Gy/ss: seconde

rad/h h: heure

1 Gy/s =36.104 rad/h

-Chambre C.I.-Compteur G.M-Radiamètre à semi-conducteurs

EXPOSITION X = Q M

La dose étant difficilement mesurable, pour l’évaluer on passe par la mesure de l’exposition, grandeur physique définie pour les rayons X et γ dans l’air sec. X : expositionQ : somme des charges électriques des ions de même signe créés dans un volume d’air.M : masse du volume d’air

CoulombPar kilo-gramme(C/kg)

Roentgen (R)1 R correspondà la création de1 u.c.s = 2.08 109 ions x1.6 10-19 C =3.33 10-10 C dans 1 cm3 d’air(1.29 10-3 g)

1 C/kg = 3880 R

- Chambred’ionisation

DEBIT D’ « X » X° = X t

Exposition par unité detemps

A/kg A : ampère

R/h

1 A/kg =14 106 R/h

- Chambred’ionisation


EQUIVALENT DE DOSE H = DxQ

H : grandeur mesurant les effets des rayonnements sur l’organisme humain. Ces effets dépendent à la fois de la dose absorbée et de la nature du rayonnement . La nocivité d’un rayonnement est estimée par le facteur de qualité Q : plus les effets sont graves plus Q est élevé : Q= 1 pour les électrons, RX et Rγ ;10 pour p et n ; 20 pour α

Sievert(Sv)correspond au Gray

RemCorrespondant au rad

1 Sv = 100 rem

- film dosimètre

DEBIT DE « H » H° = H t

Équivalent de dose par unité de temps

Sv/s

rem/h

1 Sv/s =360 000 rem/h

C.I.Compteur GMRadiamètre s/c

E.D.M.A. ANNUELS POUR LES TRAVAILLEURS D.A.T.R.ExpositionGlobale enProfondeur

Cristallin PeauAvant-bras, mains

chevilles,Pieds

50 mSv (5 rem)sauf femmes

enceintes

150 mSv(15 rem)

500 mSv(50 rem)

500 mSv(50 rem)

E.D.M.A. TRIMESTRIELS D’EXPOSITION GLOBALE POUR D.A.T.R.HOMMES 30 mSv (3 rem)FEMMES EN ETAT DE PROCREER 12,5 mSv (1,25 rem)

LES E.D.M.A. ANNUELS ET TRIMESTRIELS POUR LES TRAVAILLEURS NON-D.A.T.R. (catégorie B) SONT FIXES AUX TROIS DIXIEMES (3/10) DES E.D.M.A. DES TRAVAILLEURS D.A.T.R. (catégorie A)

POUR LES PERSONNES DU PUBLIC , L’E.D.M.A. ANNUEL EST : EXPOSITION GLOBALE : 5 mSv (0,5 rem)EXPOSITION PARTIELLE : 50 mSv (5 rem) PAR ORGANE OU TISSU

LES EXPOSITIONS EXCEPTIONNELLES CONCERTEES NE DOIVENT PAS DEPASSER LE DOUBLE DES E.D.M.A. ANNUELS A TITRE D’UNE CIRCONSTANCE DONNEE OU LE QUINTUPLE DE CES E.D.M.A. DURANT TOUTE LA PERIODE D’ACTIVITE SOUS RAYONNEMENTS IONISANTS , SOIT EN EXPOSITION GLOBALE SOIT EN EXPOSITION PARTIELLE.CES EXPOSITIONS NE CONCERNENT QUE LES D.A.T.R. N’AYANT PAS DEPASSE L’E.D.M.A. DE L’ANNEE EN COURS OU LE QUINTUPLE DE L’E.D.M.A. CUMULE.


NUL NE PEUT ETRE D.A.T.R. :- s’il n’est pas âgé de plus de 18 ans,- s’il est déclaré inapte par le médecin de travail,- s’il s’agit d’une femme enceinte TOUT TRAVAILLEUR DE LA CATEGORIE « A » (D.A.T.R) DOIT FAIRE L’OBJET D’UNE SURVEILLANCE MEDICALE PARTICULIERE COMPRENANT :1- un examen médical approprié lors de l’admission au poste de travail,2- des examens médicaux périodiques dont la fréquence et la nature dépendent des conditions de travail et de l’état de santé,3- des examens exceptionnels dans le cas d’expositions massives4- un examen médical après une absence pour cause de maladie professionnelle ou plus de 21 jours pour toute autre maladie. CHAQUE EXAMEN MEDICAL DOIT COMPRENDRE AU MOINS UN EXAMEN CLINIQUE GENERAL ET UN EXAMEN HEMATOLOGIQUE

TOUT EMPLOYEUR DOIT OUVRIR UN DOSSIER MEDICAL SPECIAL POUR CHAQUE D.A.T.R. , TENU PAR LE MEDECIN DE TRAVAIL .Le dossier médical doit suivre l’itinéraire du travailleur pour être conservé pendant au moins 30 ans de sa vie après la fin de la période d’exposition aux rayonnements.Le dossier médical comprend :- fiche de nuisance (mentions des conditions de travail)- fiche d’exposition (relevés des équivalents de dose reçus )- dates et résultats des examens et analyses médicales.


PENDANT LES HEURES DE TRAVAIL, LE PORT DU FILM DOSIMETRIQUE EST OBLIGATOIRE. IL EST PORTE A HAUTEUR DE LA POITRINE. EN CAS D’IMPOSSIBILITE AVEREE IL EST PORTE A LA CEINTURE. LE DOSIFILM COMPLEMENTAIRE PORTE AU POIGNET NE DISPENSE EN AUCUN CAS DE L’OBLIGATION DU PORT DU FILM DE POITRINE .A la fin du travail, le dosifilm est rangé sur un tableau portant les noms des travailleurs concernés. Ce tableau doit être placé à l’abri des rayonnements ionisants ou à proximité d’une source de chaleur. Le tableau doit être muni d’un dosifilm témoin.LA PERIODE DU PORT D’UN MEME DOSIFILM EST LE MOIS.L’analyse des films se fait dans la première quinzaine du mois suivant.En cas d’exposition accidentelle importante, le traitement du film se fait en dehors des périodes normales d’exploitation.L’identification du film au nom du porteur doit être apparente et lisible.LE DOSIFILM DOIT ETRE ADAPTE AU TYPES DE RAYONNEMENTS UTILISES , NOTAMMENT PAR L’USAGE DE FILTRES APPROPRIES.LE DOSIFILM DOIT COMPRENDRE DES EMULSIONS REPONDANT TANT AUX BASSES QU’AUX EXPOSITIONS ELEVEES.

ANALYSES SANGUINES –DIAGNOSTICS –INAPTES

6.000.000 / mm3 < GLOBULES ROUGES < 3.500.000 / mm3

12.000 / mm3 < GLOBULES BLANCS < 3.500 / mm3

75% < POLYNUCLEAIRES < 40%TEMPS DE SAIGNEMENT > 6 minutes

APTESGLOBULES ROUGES : de 4.000.000 à 5.500.000 / mm3

GLOBULES BLANCS : de 4.500 à 10.000 / mm3

POLYNUCLEAIRES : 50% à 70%TEMPS DE SAIGNEMENT < 6 minutes

EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTSEFFETS SOMATIQUES RAPPROCHES EFFETS SOMATIQUES DIFFERES ET EFFETS

GENETIQUES1-temps de latence court 1- temps de latence long 2-n’apparaissent qu’à doses massives 2- apparaissent à faibles doses3- n’apparaissent qu’au-dessus d’une dose seuil

3- ignorance d’une dose seuil à ce jour

4- possibilité de prévoir l’effet 4- rien ne permet de prévoir l’effet5- apparaissent chez tous les sujets irradiés au- dessus d’une dose seuil

5-l’effet n’apparaît pas chez tous les sujets irradiés


6- la gravité de l’effet est proportionnelle à la dose reçue

6- quelque-soit la dose reçue la gravité de l ‘effet est la m

TEMPS DE LATENCE EN FONCTION DE DE L’EFFETLEUCEMIE AIGUE latence de 10 à 15 ansTUMEUR SOLIDE latence de 15 à 30 ansCANCER DES VOIES DIGESTIVES latence supérieure à 30 ansEFFETS RAPPROCHES latence d’une heure à plusieurs semaines

RESTAURATION DES RADIOLESIONS Niveau moléculaire les lésions de l’A.D.N. sont réparées par des enzymesNiveau tissulaire une cellule fortement lésée meurt. Dés son

élimination, les cellules souches du tissu se divisent et la compensent par une cellule neuve.

Niveau de l’organisme une cellule mutée est digérée par les globules blancsLes lésions ne sont réparées que si les ionisations créées sont espacées (moins de 100 ionisations par micromètre)

EXPOSITIONS GLOBALES – EFFETS OBSERVES –0 à 50 rem pas de troubles apparents50 à 100 rem modification temporaire de la formule sanguine100 à 200 rem

troubles sanguins et digestifsréduction des défenses immunitairesrisques d’infectionépilation partielle

200 à 400 rem

troubles gravesétat de choc

400 à 500 rem

état de choc profond avec nauséefatigue généralemort possible à 50% ( dose semi-létale)

+ 600 rem mort certaine à 100% (dose létale)

EXPOSITIONS PARTIELLES – EFFETS OBSERVES –PEAU

épilation passagère : 200 à 500 remérythème : 500 à 1000 remradioépidermite : 1000 à 2000 remépilation définitive : plus de 2000 remradiodermite , nécrose : à partir de 2500 rem

ŒIL cataracte : à partir de 800 rem


ORGANES Hématopoïétiques

25 rem entraînent une baisse du taux de globules blancs 300 rem entraînent des hémorragies internes par suite de la destruction des plaquettes et ralentissent la formation des globules rouges

GONADES

stérilité temporaire à partir de 300 remstérilité permanente à partir de 500 rem

PERSONNE COMPETENTE ET SES FONCTIONS PRINCIPALES : Désignée par l’employeur Formée en radioprotection Contrôle les sources de rayonnement et les installations Définit les méthodes d’utilisation des sources et des installations Définit les méthodes de balisage des zones Détermine la dosimétrie individuelle et collective Tient la fiche de nuisances Prévoit les mesures d’urgence en cas d’incidents

LES DETECTEURS

Introduction :

Les rayons X et γ sont détectés par l’intermédiaire de leur interaction avec la matière.Ils perdent de leur énergie en créant dans le milieu traversé des ionisations ou des excitations.Les détecteurs qui utilisent ces propriétés mesurent donc soit les charges électriques libérées lors du passage de la radiation, soit l’émission lumineuse qui accompagne la désexcitation des atomes ou des molécules.

LE FILM DOSIMETRE

Pour un temps d’exposition donné, le noircissement d’une émulsion photographique varie avec l’énergie du rayonnement et la dose absorbée.Un écran métallique est interposé pour atténuer l’hypersensibilité du film aux basses énergies.Cet écran rend le film apte à la dosimétrie, en fournissant un noircissement proportionnel à la dose reçue quelle que soit l’énergie du rayonnement incident.Une partie du film, sans écran, permet de faire la comparaison suivante :- si l’énergie est supérieure à 300 keV , pas de différence entre les deux zones - si l’énergie est plus basse, la partie du film sous écran sera moins noire que la partie nueon joue donc sur le facteur de contraste.Le film comprend 2 à 3 émulsions de rapidité différente :


- émulsion ultra-rapide pour des mesures de 10 mrad à 1 rad- émulsion rapide pour des mesures de 0,5 rad à 20 rad- émulsion lente pour des mesures de 20 rad à 1000 radle film comporte aussi : -une zone témoin de développement, -une zone d’identification du lot de film -une plage d’identification de l’opérateur.

LA CHAMBRE D’ IONISATION

Elle comprend essentiellement deux électrodes coaxiales portées à des potentiels différents et un circuit électrique permettant la mesure du courant produit. Le circuit comporte une résistance de valeur élevée pour amplifier le courant et faciliter la lecture. La chambre contient un gaz (krypton, argon) qui, sous l’effet d’une radiation incidente s’ionise. Le champ électrostatique appliqué déplace alors ces ions qui sont collectés sur chacune des électrodes.Un détecteur fonctionne en chambre d’ionisation dès l’instant où le champ électrique est suffisant pour permettre à tous les électrons créés d’atteindre l’anode.

CHAMBRE A MESURE DE TENSION (stylos à condensateur ou électromètre)

La chambre d’ionisation qui constitue un condensateur cylindrique de capacité constante C est initialement chargée sous une tension V puis isolée de cette tension.En cours d’ionisation, les charges électriques libérées par le rayonnement neutralisent progressivement la charge portée par le condensateur et abaisse la tension Vo.La dose reçue se déduit de la mesure de cette tension. (la tension Vo correspond à une dose nulle).


Périodiquement les stylos dosimètres doivent être remis à zéro à l’aide d’un chargeur qui restitue à l’électrode les charges positives qu’elle avait perdues.

CHAMBRE A MESURE DE COURANT (débitmètre type babyline)

Une tension constante est appliquée au détecteur. La mesure du courant d’ionisation dans la chambre s’effectue à l’aide d’un amplificateur.On mesure donc un débit de rayonnement, c’est-à-dire le courant produit par un flux de photons.Ce courant étant toujours très faible (1 mrad/h dans l’air fournit à une chambre de 1 dm3 de volume un courant de 10 –13 A.), on utilise une résistance de valeur élevée ( une résistance de 10 12 Ω la chute de tension sera donc de 100 mV.( U = RI)La haute tension est obtenue selon le cas à partir de piles de 1,5 ou 9 V.

SCHEMA DE PRINCIPE DU STYLO ELECTROMETRE



objectif

Réticule de repérage duFil électromètre

microscope

Oculaire

Compteur Geiger Muller

Détecteur A semi-conducteur

CompteurA scintillations


Chambre à ionisation

Electromètre (Fil de quartz métallisé)

isolant

Capacité hautement isolée

Electrode centraleSoufflet métallique servantDe contact de chargement

Isolant transparent

Gaine extérieurede protection

radioprotection 02

Documents