Effets Biologiques et risques des rayonnements ionisants Principes

Effets Biologiques et risques des rayonnements ionisants; Principes de Protection IAEA International Atomic Energy Agency Jour 3 – Leçon 2

Objectif Connaitre les: • conséquences biologiques et les dangers de l'exposition aux rayonnements ionisants; . • unités utilisées pour mesurer l'exposition aux rayonnements ionisants afin de contrôler les conséquences biologiques; • conséquences biologiques et les dangers de l'exposition aux rayonnements ionisants du point de vue juridique. IAEA 2

Contenu • La dose de rayonnement et les unités • Les effets déterministes et stochastiques • L'exposition aux radiations vs contamination • La maîtrise du danger (temps, distance, blindage) IAEA 3

Dose de rayonnements Quand une personne est exposée aux rayonnements ionisants, l'énergie peut être déposée dans les cellules des tissus exposés donnant lieu à une dose de rayonnement. Cependant, l'effet biologique de cette dose dépend de plusieurs facteurs, à savoir: • le type de rayonnement (par exemple des rayons X, des particules bêta, des neutrons, etc); • l'énergie du rayonnement et débit de dose • les tissus exposés (sensibilité aux rayonnements). IAEA 4

Dose de rayonnement Les tissus et les organes suivants sont classés de leur radiosensibilité: Les plus radiosensibles: organes hématopoïétiques Appareil digestif Organes Reproductifs Peau Os et dents Muscle Moins sensible: Système Nerveux IAEA 5

Dose absorbée et équivalent de dose • L’unité de la dose absorbée (reçue par un organe ou tissu) est le gray (Gy). • Lorsque la dose absorbée est corrigée par un facteur de pondération radiologique (WR) pour tenir compte du type de rayonnement qui a déposé cette dose (et sa densité d’ionisation), le résultat est l’équivalent de dose à l’organe ou tissus. Comme exemple, 1 Gy déposé par un rayonnement alpha entraine beaucoup plus de dégâts biologiques que 1 Gy déposé par un rayon X ou gamma. . • L’unité de l’équivalent de dose est le Sievert (Sv) IAEA 6

Dose efficace • La dose équivalente à l'ensemble des organes ou des tissus exposés peut être en outre modifiée par des facteurs de pondération tissulaires (qui représentent les différentes radiosensibilités des organes ou tissus particuliers) et celles-ci sont additionnées pour donner une dose efficace au niveau du corps entier. • La dose efficace est la somme de ces doses équivalentes pondérées pour l'ensemble des tissus exposés d’un individu. IAEA 7

Mesure du rayonnement Un rayonnement, peut être des photons (gamma ou rayons X) et les particules émises par des sources radioactives pendant la décroissance, ou provenant de sources générées électriquement (par exemple générateur de rayons X, accélérateurs de particules, etc) • Le rayonnement est mesuré en tant que dose (Gy) ou en tant que le débit de dose (Gy / h) • Le Sievert (Sv) est l'unité SI de la dose équivalente et la dose efficace, 1 Sv est égal à 1 J / kg et le Gray (Gy) est l’unité SI de la dose absorbée, 1 Gy est égal à 1 J / kg • Toutefois, les petites fractions de ces unités sont souvent utilisées, par exemple, Micro. Gray par heure (µGy / h) ou milli. Sievert par heure (m. Sv / h). IAEA 8

Limites de Doses Il faut être conscient que les limites d'exposition professionnelle et publique seront habituellement prescrites dans le règlement que ce soit: • limites de dose efficace (corps entier); et • limites d'équivalent de dose pour les organes spécifiques tels que la peau, le cristallin de l'œil et les extrémités. IAEA 9

Limites d’exposition professionnelle Limites recommandées par l’AIEA (GSR Part 3) Effective Dose Limits 20 m. Sv par an moyennées sur 5 ans 50 m. Sv en une seule année Limite d’Equivalent de Dose Cristallin de l’oeuil 20 m. Sv par an moyennées sur 5 ans Peau 500 m. Sv par an 50 m. Sv une seule année m. Sv – milli. Sievert. Comparée à la dose annuelle moyenne de la radioactivité naturelle de~ 2, 4 milli. Sievert par an (UNSCEAR) IAEA 10

Limites de dose du public Limites recommandées par l’AIEA - (GSR Part 3) Limite de dose efficace 1 m. Sv par an Dans des circonstances particulières d'une dose efficace supérieure pourrait être autorisée en une seule année à condition que la moyenne sur 5 ans ne dépasse pas 1 m. Sv par an Limites d’Equivalent de Dose Cristallin 15 m. Sv par an Peau 50 m. Sv par an IAEA 11

Effets Biologiques Les facteurs qui déterminent les effets biologiques de l'exposition aux rayonnements comprennent: • la dose totale reçue; • Le débit d'exposition; • partie du corps exposée; • les caractéristiques du rayonnement; • variabilité biologique. IAEA 12

Effets Biologiques Les effets biologiques des rayonnements ionisants sont divisés en deux classes Effets déterministes & effets stochastiques • Effets déterministes (qui peuvent inclure des changements dans le sang, des brûlures, des nausées, la diarrhée, la mort) apparaissent au début (et / ou la fin) de l’exposition de la personne à la suite de fortes doses reçues sur une courte période. La gravité de l’effet augmente avec la dose. • Effets stochastiques (principalement le cancer et des effets héréditaires). Ils apparaissent chez les individus exposés ou chez les futures générations. La probabilité d’apparition de ces effets augmente avec la dose (“Stochastiques: signifie se rapportant au hasard ) IAEA 13

Effets Biologiques Effets Déterministes Sont le résultat de fortes doses; • Apparaissent au delà d’un seuil; Effets Stochastiques • peuvent provenir de n'importe quelle dose; • n’ont pas de seuil connu; • Apparaissent rapidement • Période de latence plus ou moins longue; • la gravité augmente avec la dose. • une probabilité d'occurrence augmente avec la dos reçue IAEA 14

Effets déterministes- Example Gravité de l’effet Seuil Brulure d'un accident d'irradiation dans un irradiateur accident Dose IAEA Brulure à cause d’une forte dose reçue lors d’une intervention sur un G. X 15

Doses aiguës de tout le corps pour les effets déterministes IAEA Gy Effet 0. 25 Effet non discernable 1. 00 Changement dans le sang 2. 00 Maladie des rayonnements pas de décès 4. 50 50% des personnes exposées décèdent si pas d’intervention 10 100% des personnes irradiées décèdent 16

Syndromes d'irradiation aiguë • • • Perte d'appétit nausée fatigue diarrhée vomissement Perte de cheveux IAEA • saignements du nez • Hémorragie souscutanée • anémie • infection • décès 17

Effets déterministes- Exemple Effets d'irradiation aiguë– Chernobyl 1986 Nombre de personnes Dose estimée 21 6 -16 Gy 20 21 4 - 6 Gy 7 55 2 - 4 Gy 1 140 < 2 Gy 0 Décès Chernobyl. Ten Years On. Nuclear Energy Agency OECD Nov 1995 Table 6 IAEA 18

Effets Stochastiques – Limites de la connaissances "Pour la plupart des types de tumeurs chez les animaux et chez l'homme, une augmentation significative du risque est seulement détectable à des doses supérieures à 100 m. Gy. "UNSCEAR 2000 IAEA Doses où les cancers ont été observés Doses de pertinence en matière de radioprotection 19

Effets Stochastiques - Exemple Incidence brute de la leucémie par 10. 000 hommes par an d’après la radiothérapie pour spondylarthrite ankylosante. Extrait de Physique des rayonnements avec des applications en médecine et en biologie 2 nd Norman Dyson 1993 Dose (Gy) IAEA 20

Effets Stochastiques - Exemple Cancer du sein (Hiroshima et Nagasaki) Health Physics Vol 41 No 4 October 1981 pp 667 -8 (100 rad = 1 Gy) IAEA 21

Effets Stochastiques - Exemple Taux d'incidence du cancer de la thyroïde chez les enfants exposés avant l'âge de 14 ans à la suite de l'accident de Tchernobyl (1986)UNSCEAR 2000 IAEA 22

Effets héréditaires «Le cancer est le principal effet stochastique de l'exposition aux radiations qui a été démontré dans la population humaine. Les effets héréditaires ont été observés dans les populations animales exposées à des doses relativement élevées, mais ils sont également présumés survenir chez l'homme ". UNSCEAR 2008 Cependant, le rayonnement ionisant est un mutagène universel et les études expérimentales chez les plantes et les animaux ont clairement démontré que les rayonnements peuvent induire des effets génétiques; par conséquent, les êtres humains ont peu de chance d'être une exception. Published risk factors are available IAEA 23

Effets stochastiques La possibilité qu'un cancer (ou effet héréditaire) pourrait avoir été causé par l'exposition aux rayonnements ionisants pose des défis considérables. • L'issue défavorable pourrait être due à un certain autres agents, connus ou inconnus. • Il est susceptible d'avoir eu une longue période de temps entre la cause présumée ( l'exposition aux rayonnements) et le résultat défavorable. • Les effets stochastiques sont basés sur la probabilité avec le risque d'apparition qui augmentent avec la dose. IAEA 24

Effets stochastiques En ce qui concerne l'observation directe des effets des rayonnements, qui portent toute l'incertitude statistique et / ou méthodologique, il n'y a pas de circonstances où il est scientifiquement valable à assimiler l'absence d'un effet biologique observable avec l'absence du risque. "UNSCEAR 2000 Comme il y a très peu d'informations sur les effets des faibles doses de rayonnement, il est prudent de supposer que le risque d'effets stochastiques existe pour toutes les doses sans seuil. IAEA 25

Relation entre la dose de rayonnement et les effets néfastes • Les estimations du risque sont basées sur des études sur les personnes qui ont été exposées à des doses de rayonnements assez élevées. Ils comprennent les survivants des bombes atomiques au Japon, les patients exposés aux rayonnements pour le traitement ou le diagnostic de la maladie, et les groupes de travailleurs dans certains secteurs. • En radioprotection, on suppose que pour les faibles doses, il existe un risque d'effets nocifs et que ce risque est proportionnel à la dose. IAEA 26

Risques Les risques associés aux pratiques impliquant des matières radioactives peuvent être le résultat de: • l'exposition aux rayonnements externes; ou • La contamination interne IAEA 27

Exposition L'exposition aux rayonnements, comme ce patient exposé à un rayonnement gamma (de Cobalt-60) au cours des traitements de radiothérapie, ne devient pas radioactif. Note: L'exposition à certains neutrons ou de photons de très haute énergie peuvent induire la radioactivité. IAEA 28

Contamination • La contamination est la présence de matières radioactives non confinées sur des surfaces où il ne devrait pas être. • Une Contamination peut être: • fixée; ou • labile (non-fixée) Contrôle de contamination de surface Test de contamination amovible IAEA 29

Contamination La contamination provient le plus souvent de mauvaises pratiques de travail avec des sources radioactives non scellées (par exemple dans la recherche, la médecine nucléaire et des applications des traceurs). • Elle peut aussi être causée par des fuites de sources scellées • La peau et les vêtements peuvent être contaminés (provoquant l'exposition). • La contamination peut également être inhalée, ingérée ou absorbée par la peau. IAEA 30

Danger des rayonnements • Le danger des rayonnements ionisants peut être due à l'exposition du corps entier ou partielle. • Une personne exposée aux rayonnements ionisants ne devient pas radioactive (normalement). • La contamination radioactive fixée présente un risque d‘exposition externe. • La contamination radioactive non fixée, présente à la fois un risque d‘exposition externe et interne. • Les matières radioactives qui existent dans le corps humain présentent un risque potentiel d'exposition à long terme. IAEA 31

Maîtrise du danger des radiations Les trois principes qui permettent de minimiser la dose (et le risque) sont: • Réduction du temps d’exposition aux rayonnements; • Augmenter la distance à la source de rayonnements; • Utiliser un blindage approprié Blindage pour la manipulation de sources radioactives IAEA 32

Où trouver plus d’informations • UNSCEAR, Sources and Effects of Ionizing Radiation, 2000 Report to the General Assembly with Scientific Annexes, United Nations, New York, 2000 • UNSCEAR, Sources and Effects of Ionizing Radiation, 2008 Report to the General Assembly with Scientific Annexes, United Nations, New York, 2008 • International Atomic Energy Agency, Postgraduate Educational Course in Radiation Protection and the Safety of Radiation Sources (PGEC), Training Course Series 18, IAEA, Vienna (2002) • IAEA safety standards, Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards, Interim Edition (GSR Part 3, 2011). IAEA 33