Cours national de formation sur le contrle rglementaire

Cours national de formation sur le contrôle réglementaire des sources de rayonnement ionisant 24 – 28 Septembre 2018, N’Djamena (TCHAD) Principes de Radioprotection IAEA International Atomic Energy Agency

Sommaire • Objectif • Principes généraux de radioprotection • Principes de base de la radioprotection − Le temps − La distance − Les écrans − Combinaison des moyens de protection IAEA 2

Principes généraux de radioprotection • Les trois principes généraux de radioprotection, sont la justification, l’optimisation de la protection et l’application de limites de dose. • Les parties ayant des responsabilités en matière de protection et de sûreté veillent à ce que les principes de radioprotection soient appliqués pour toutes les situations d’exposition aux rayonnements ionisants. IAEA 3

Principes généraux de radioprotection (suite) Justification des pratiques • Le gouvernement ou l’organisme de réglementaire veille à ce que seules pratiques justifiées soient autorisées. • Le gouvernement ou l’organisme de réglementaire, selon qu’il convient, veille à ce que des dispositions soient prévues pour la justification de tous les types de pratiques et pour son analyse, si besoin est, et à ce que seules pratiques justifiées soient autorisées. (GSR Part. 3 Para. 3. 16) IAEA 4

Principes généraux de radioprotection (suite) Optimisation de la protection et de la sûreté • Le gouvernement ou l’organisme de réglementaire établit et fait appliquer des prescriptions pour l’optimisation de la protection et de la sûreté, et les titulaires d’enregistrements et de licences veillent à ce que la protection et la sûreté soient optimisées Limitation des doses • Le gouvernement ou l’organisme de réglementaire établit des limites de dose pour les cas d’exposition professionnelle et d’exposition du public, et les titulaires d’enregistrements et de licences doivent les appliquent. IAEA 5

Principes généraux de radioprotection (suite) Évaluation de la sûreté L’organisme de réglementation établit et fait appliquer des prescriptions pour l’évaluation de la sûreté, et la personne ou l’organisation responsable d’une installation ou d’une activité entraînant des risques radiologiques procède à une évaluation de la sûreté appropriée de cette installation ou activité. IAEA 6

Principes de base de la radioprotection La protection contre l'irradiation externe est assurée par : • Le temps • La distance • Les écrans IAEA 7

Protection par le temps Décroissance radioactive Applicable pour les déchets Non pour les sources en fonction Non pour les générateurs électriques IAEA 8

Protection par le temps la durée d'exposition Notion de débit de dose : dose par unité de temps Source en fonctionnement avec un débit de dose constant D = débit x temps Temps court Dose plus faible IAEA 9

Protection par le temps la durée d'exposition Une source radioactive ayant un débit de dose de : 10 m. Gy/h Intervention 1 heure D = 10 m. Gy Intervention 6 minutes D = 1 m. Gy • Limiter les temps d'intervention • Préparer les interventions • Optimiser les constantes IAEA 10

Protection par la distance Pour les rayonnements directement ionisants ( α, β ), le parcours fini dans l’air : α : le parcours très court, l’ éloignement est donc destiné à la protection contre la contamination. β : la distance doit être supérieure à son parcours et c’est selon l'énergie du rayonnement Pour les rayonnements indirectement ionisants (x, ɣ, n), il y a peu ou pas d'atténuation dans l'air. 10 IAEA 6 4 11

Protection par la distance (suite) Une même surface voit un angle (solide) plus petit en s'éloignant Distance Un même angle (solide) est vu par une surface plus grande en s'éloignant IAEA 12

Protection par la distance (suite) Pour une source ponctuelle ou à une distance x > 8 fois la taille de la source D 1 D 2 x 1 x 2 D 1. x 1² = D 2. x 2² Dn. Xn² = Constante IAEA 13

Protection par la distance (suite) Si x 1 = 1 m D 1 m. x 1 m² D 1 m = D 2 = x 2² D 1 m Dn = xn² " Loi en 1/d² " L'intensité de l'irradiation, ou la dose… décroît selon l'inverse du carré de la distance IAEA 14

Protection par la distance (suite) La distance est un moyen de protection : • efficace • à privilégier chaque fois que possible Ses applications pratiques se font par : • pinces de manipulation • dispositifs de télécommande • appareils de mesure avec perche • balisage éloigne • mesures d'éloignement … IAEA 15

Protection par la distance (suite) Exercice : Une source a un débit de dose de 0, 2 Sv/h à 4 m, calculer le débit de dose à 8 m ? D 1= 0, 2 Sv/h D 2 ? X 2 = 8 m X 1 = 4 m D 1. x 1² = D 2. X 2² 0, 2 Sv/h. 4² = D 2. 8² X a d 0, 2 Sv/h. 4² oubl D 2 = é D 2 = 8² D 1 . 4 ( 2²) D 2 = 0, 05 Sv/h = 5. 10 -2 Sv/h IAEA 16

Constante spécifique d'ionisation ( G ) Pour les photons (X et g) Standardisation Débit de dose (µGy/h) ou (m. Gy/h) • à 1 m • pour 1 Gbq (source radioactive) • à 1 m • pour 1 m. A (générateur électrique) IAEA Gg Gx 17

Constante spécifique d'ionisation ( G ) Pour les photons (X et g) (suite) Pour une source radioactive d’activité ( A ) en GBq . à 1 m . D = A . Gg (A = activité de la source) D = µGy/h Pour un générateur électrique sous une intensité ( A ) en m. A . . D = A . Gx (A = intensité du courant) à 1 m D = m. Gy/h IAEA 18

Constante spécifique d'ionisation ( G ) Pour les photons (X et g) (suite) à 1 m . D 1 m = A . G distance temps IAEA D 1 m Dx = x² . A . G Dx = x² A. G. t Dx = x² 19

Constante spécifique d'ionisation ( G ) Pour les photons (X et g) (suite) Valeurs de G Gg (pour les rayons gamma) Source G (µGy. h-1. GBq-1) Ir 170 Tm 137 Cs 192 136 0, 67 95, 2 A 1 m d'une source de 1 GBq de 137 Cs le débit de dose est 95, 2 µGy/h IAEA 20

Constante spécifique d'ionisation ( G ) Pour les photons (X et g) (suite) Valeurs de G Gx (pour les rayons X des générateurs électriques) Gx en m. Gy. h-1. m. A-1 Haute tension en k. V Filtre 0, 07 mm Cu 50 5, 44 2, 72 - 100 19 13, 6 2, 72 150 38 28, 5 9, 5 200 58 46, 5 20, 4 300 IAEA Filtre 0, 07 mm Cu 46, 2 21

Constante spécifique d'ionisation ( G ) Pour les photons (X et g) (suite) Exercice : Calculer le débit de dose à 1 m d'une source de 3 GBq de 137 Cs ( Gg = 95 µGy/h. GBq-1). . On sait que : D = 95 µGy/h pour 1 GBq , à 1 m . D = 95 x 3 = 285 µGy/h (à 1 m) IAEA Pour 3 GBq 22

Protection par les écrans Pour les rayonnements directement ionisants (a, b) : • parcours fini dans l'air, écran d‘épaisseur supérieure au parcours • écran en materiau leger (plexiglass, aluminium…) pour b , sauf pour la protection totale contre les X de freinage qui nécessite un écran complémentaire. IAEA 23

Protection par les écrans (suite) Pour les rayonnements indirectement ionisants ( X, g, ) : • Parcours infini • Atténuation dans la matière • Rayonnement (énergie) FLU X g OU X • écran (densité) épaisseur d’écran Atténuation IAEA 24

Notion de coefficient d'atténuation Une même épaisseur attenue toujours la même proportion de rayonnement µ = coefficient d’atténuation Probabilité d'interaction avec l'écran qui est fonction de : • nature de l'écran • énergie du rayonnement µ = proportion de rayonnement atténué par une unité d'épaisseur (cm-1, mm-1) Valeurs Tabulées IAEA 25

Eau d = 1 Béton d = 2, 3 0, 167 0, 2 Fer d = 7, 9 Plomb d = 10, 8 0, 382 2, 7 57, 1 0, 36 0, 29 1, 075 9, 68 0, 3 0, 118 0, 246 0, 483 0, 832 3, 83 0, 4 0, 106 0, 22 0, 357 0, 721 2, 25 0, 0966 0, 2 0, 306 0, 65 1, 57 0, 6 0, 0896 0, 184 0, 274 0, 597 1, 22 0, 7 0, 0835 0, 173 0, 25 0, 553 1, 04 0, 8 0, 0786 0, 162 0, 233 0, 52 0, 9 0, 0743 0, 153 0, 216 0, 493 0, 81 1 0, 0706 0, 146 0, 207 0, 466 0, 739 1, 1 0, 0675 0, 14 0, 194 0, 447 0, 679 1, 2 0, 0645 0, 134 0, 185 0, 426 0, 637 1, 3 0, 062 0, 128 0, 178 0, 41 0, 602 1, 4 0, 0596 0, 124 0, 172 0, 396 0, 575 1, 5 0, 0575 0, 119 0, 166 0, 381 0, 553 2 0, 0493 0, 103 0, 146 0, 333 0, 494 2, 5 0, 0428 0, 09 0, 131 0, 298 0, 459 0, 0396 0, 0835 0, 125 0, 283 0, 455 3 IAEA Béton baryté d = 3, 4 Valeurs du coefficient d’atténuation Énergie en Me. V 26

Notion de coefficient d'atténuation La relation d’atténuation est : N = N 0. e - µx • N 0 intensité du faisceau incident • x épaisseur de l’écran en cm • µ coefficient linéaire d’atténuation en cm-1 Cette formule est uniquement valable pour le rayonnement direct Ce qui n'est pas sans rappeler la formule suivante : A = A 0. e - lt IAEA 27

Notion d‘épaisseur moitié ou couche de demi atténuation (CDA ou X 1/2) Flux = N 0 /2 Épaisseur = 1 CDA Épaisseur d'écran qui atténue d'un facteur deux (2) le flux de rayonnement qui le traverse CDA = IAEA Ln 2 µ Valeurs tabulées 28

Notion d‘épaisseur moitié ou couche de demi atténuation (CDA ou X 1/2) N 1 CDA N/2 2 N/4 N/2 N/8 1 CDA N/16 N IAEA N/8 2 N/16 N/4 2 4 CDA 29

Notion d‘épaisseur moitié ou couche de demi atténuation (CDA ou X 1/2) Rayonnement diffusé Rayonnement direct Accumulation de dose liée aux rayonnements diffusés Facteur d'accumulation = build up (B) N = N 0. e - µx IAEA N = B. N 0. e - µx 30

Notion d‘épaisseur moitié ou couche de demi atténuation (CDA ou X 1/2) Les valeurs des couches de demi atténuation sont dans tableaux en fonction : • nature du rayonnement ( X ou g ) ; • énergie du rayonnement ( radioélément, énergie ou k. V) ; • nature de l'écran (densité) ; et • tiennent compte du " build up " (B) ; IAEA 31

Notion d‘épaisseur moitié ou couche de demi atténuation (CDA ou X 1/2) Épaisseurs moitiés ( en cm ) Énergie Eau en Me. V d = 1 Tissu humain d = 1 0, 1 4, 2 0, 5 7, 2 3, 5 3 1 10 10 4, 8 1, 5 12 12 2 14 14 2, 5 16 IAEA Béton Verre d = 2, 3 d = 2, 7 Béton baryté d = 3, 4 Fer Plomb d = 7, 9 d = 10, 8 0, 26 0, 12 2, 3 1, 1 0, 45 4 3, 4 1, 5 0, 94 6 5 4, 2 1, 8 1, 25 6, 8 6 4, 8 2, 1 1, 4 7, 6 6, 5 5, 2 2, 3 1, 5 32

Notion d‘épaisseur moitié ou couche de demi atténuation (CDA ou X 1/2) Radioélément Cobalt 60 Co Iridium 192 Ir Césium 137 Cs Thulium 170 Th IAEA X 1/2 Al 34 mm 7 mm X 1/2 Fe X 1/2 Pb X 1/2 béton 21 mm 13 mm 100 mm 12 mm 4 mm 60 mm 16 mm 80 mm 1, 3 mm 0, 13 mm 10 mm 33

Notion d‘épaisseur moitié ou couche de demi atténuation (CDA ou X 1/2) Épaisseurs moities pour les générateurs électriques de rayons X Énergie en k. V X 1/2 Plomb (Pb) X 1/2 Fer (Fe) 50 0, 07 mm 3, 8 mm 100 0, 26 mm 16, 5 mm 150 0, 30 mm 21, 6 mm 300 1, 48 mm 30, 5 mm IAEA 34

Facteurs d'atténuation en fonction du nombre de CDA Facteurs d'atténuation Nombre de CDA 1 = 20 0 2 = 21 1 3 = 1, 58 4 = 22 2 8 = 23 3 16 = 24 4 1000 = 210 10 … … D = D 0 2 n a = 2 n n IAEA 35

Exemple : une source de 137 Cs , avec un débit de dose D = 200 m. Gy/h à la paroi de la salle, l’épaisseur du paroi = 16 cm de béton, la CDA béton pour 137 Cs : 8 O mm et la CDA plomb pour 137 Cs : 6 mm 1) le débit de dose D derrière la paroi ? 2) épaisseur de plomb à ajouter pour D = 25 m. Gy/h ? 1) le débit de dose D derrière la paroi ? Béton 16 cm 137 Cs 200 m. Gy/h = 160 mm = 2 CDA ? Facteur de réduction : 22 = 4 . D = 200 = 50 m. Gy/h 4 IAEA 36

2) épaisseur de plomb à ajouter pour D = 25 m. Gy/h ? Béton 16 cm 50 m. Gy/h 137 Cs Plomb 25 m. Gy/h Facteur de réduction : 2 IL FAUT INTERPOSER 1 CDA IAEA IL FAUT AJOUTER 6 mm DE PLOMB 37

La place de l'écran ne modifie pas son rôle APPLICATIONS Même efficacité INSTALLATION LA PLUS PROCHE Gain de place Gain de poids Gain de coût Gain de zonage INSTALLATION LA PLUS PRATIQUE (parois) Limiter les installations Facilite le zonage CONTENEUR Transport Évite le diffusé Pas de zone réglementée IAEA 38

Combinaison des moyens de protection Par un exemple Opération particulière auprès d ’une source de 10 GBq de 137 Cs (G = 95 m. Gy/h. GBq-1) Protection du personnel : • Tenue à distance : 10 m, • Temps de séjour limité : 10 minutes, • Ecran d ’épaisseur 1 CDA. Prévision de dose pour cette opération ? IAEA 39

Opération particulière auprès d’une source de 10 GBq de 137 Cs (G = 95 m. Gy/h. GBq-1) Protection du personnel : • Tenue à distance : 10 m, • Temps de séjour limité : 10 minutes, • Écran d’épaisseur 1 CDA. . D 1 m = A. G = 10 GBq. 95 m. Gy/h. GBq-1 = 950 m. Gy/h . D 10 m = OU . D 10 m = IAEA (à 1 m) . D 1 m d² A. G d² = 950 = 9, 5 m. Gy/h 10² = (à 10 m) 10 GBq. 95 = 9, 5 m. Gy/h 100 40

Opération particulière auprès d ’une source de 10 GBq de 137 Cs (G = 95 m. Gy/h. GBq-1) Protection du personnel : • Tenue à distance : 10 m, 9, 5 m. Gy/h • Temps de séjour limité : 10 minutes, • Ecran d ’épaisseur 1 CDA. D 10 mn . 9, 5 m. Gy/h. 10 = 1, 6 m. Gy = D. t = 60 (en 10 mn, à 10 m) IAEA 41

Opération particulière auprès d ’une source de 10 GBq de 137 Cs (G = 95 m. Gy/h. GBq-1) Protection du personnel : • Tenue à distance : 10 m, • Temps de séjour limité : 10 minutes, 1, 6 m. Gy • Écran d ’épaisseur 1 CDA. Décran = D 2 n = Nbre de CDA IAEA 1, 6 m. Gy 2 = 0, 8 m. Gy • Pour 10 GBq • à 10 m • pendant 10 mn • Derrière un écran = 1 CDA 42

MERCI DE VOTRE ATTENTION IAEA 43