RISQUE NUCLEAIRE OU RADIOLOGIQUE 1 1 Dfinitions 1

RISQUE NUCLEAIRE OU RADIOLOGIQUE 1 -1 : Définitions 1 -2 : L'irradiation et la contamination 1 -3 : Les effets biologiques des rayonnements ionisants

noyau chargé positivement masse atome concentrée dans noyau cortège électronique entoure le noyau chargé négativement la charge électrique équilibre celle du noyau (sinon : ionisé)

Représentation symbolique de l’atome A nombre de masse A=Z+N nombre de nucléons élément chimique numéro atomique Z (N) nombre de protons nombre de neutrons

Parmi les éléments chimiques recensés, beaucoup possèdent des isotopes Mais qu’est-ce que des isotopes ? Ce sont des atomes qui sont de même nature chimique, donc possèdent le même nombre de protons Z (ils ont alors les mêmes propriétés chimiques) mais qui diffèrent par leur nombre de neutrons, donc possèdent un nombre de nucléons (masse) différent

Exemples 1 Hydrogène H 1 2 H (0) 1 6 Lithium Li 3 92 H (1) 1 7 Li 3 (3) 235 Uranium 3 U (4) 238 (143) 92 U (146) (2)

Cohésion du noyau ? Elle est le résultat de forces antagonistes : attraction nucléaire très puissante mais de courte portée répulsion coulombienne Noyau stable ou alors… radioactif

POURQUOI CERTAINS NOYAUX SONT-ILS RADIOACTIFS ? Trop d’énergie Trop de neutrons Trop de protons RECHERCHE DE L’EQUILIBRE DESINTEGRATION RADIOACTIVE DISPARITION PROGRESSIVE

COMMENT LA RADIOACTIVITE DIMINUE-T-ELLE ? RADIOACTIVITE 16 Avec une période T caractéristique Et un ou des rayonnements caractéristiques 8 « Signature » 4 2 1 TEMPS 1 an 2 ans 3 ans 4 ans

RADIOACTIVITE GENERATEURS ELECTRIQUES RAYONNEMENTS PARCOURS DANS L'AIR DANS L'EAU a 5 à 10 cm qq µm b 1 m 1 à qq mm Xg 100 m à 1 km ~10 cm n

L ’ACTIVITÉ Nombre de transformations par unité de temps Unité légale : becquerel (Bq) 1 Bq = 1 désintégration par seconde 1 k. Bq = 1 000 Bq 1 MBq = 1000 Bq 1 GBq = 1 000 000 Bq Ancienne unité : curie 1 Ci = 37 milliards de Bq

DOSE ABSORBÉE : D • ÉNERGIE CÉDÉE A LA MATIÈRE • Des rayonnements ionisants qui cèdent une énergie de 1 Joule dans 1 kilogramme de matière délivrent une dose de 1 Gray • • Unité : le Gray 1 Gy = 1 J/kg – Ancienne unité : rad 1 Gy = 100 rad

o DÉBIT DE DOSE ABSORBÉE : D ÉNERGIE CÉDÉE A LA MATIÈRE PAR UNITÉ DE TEMPS Unité légale : le Gray par seconde pas pratique On utilise : m. Gy/h ou Gy/h o Si D est constant : o D = D x t

DOSE ÉQUIVALENTE H –Afin de traduire la nuisance biologique des rayonnements aux faibles doses on a créé cette grandeur –H = D x w. R –w. R facteur de pondération des rayonnements – , X, : w. R = 1 – neutrons : en moyenne w. R = 10 – : w. R = 20

DOSE ÉQUIVALENTE H Unité : le Sievert on utilise plutôt le m. Sv ou le Sv 1 Sv = 1 J/kg (!) Ancienne unité : rem 1 Sv = 100 rem

RAPPEL SUR LES UNITÉS Absorption d'énergie Générateurs RADIOACTIVITE désintégrations /s Toxicité du rayonnement (WR) DOSE ABSORBEE DOSE EQUIVALENTE J/kg (erg/g) (D. WR) D H Becquerel (Bq) 1 dés/s Gray (Gy) (1 J/kg) Sievert (Sv) (Gy. WR) 1 Ci = 3, 7. 1010 Bq 1 Gy = 100 rad 1 Sv = 100 rem

(Aparté pour resituer les choses…) IRRADIATION NATURELLE COSMIQUE ATMOSPHERIQUE TELLURIQUE INTERNE

IRRADIATION ARTIFICIELLE (autres que sources naturelles et "professionnelles " VOYAGES AVION RETOMBEES CADRANS PEINTURES LUMINESCENTS SEJOURS ALTITUDE RADIOLOGIE MEDICALE TELEVISION

BILAN DE L'IRRADIATION NATURELLE ET ARTIFICIELLE NATURELLE RADIOLOGIE : 0, 7 m. Sv/an COSMIQUE : 0, 3 m. Sv/an INTERNE 0, 25 m. Sv/an LOISIRS : 0, 05 m. Sv/an TELLURIQUE : 0, 4 m. Sv/an PEINTURES LUMINESCENTES : 0, 01 m. Sv/an RADON : 1, 2 m. Sv/an INDUSTRIE NUCLEAIRE : 0, 001 m. Sv/an 1, 9 m. Sv/an 0, 75 m. Sv/an 3 m. Sv/an

LES MODES D'IRRADIATION CONTAMINATION EXTERNE IRRADIATION EXTERNE CONTAMINATION INTERNE

IRRADIATION EXTERNE a X, g, n b CONTAMINATION EXTERNE a X, g b CONTAMINATION INTERNE a X, g b ORGANISME PROFOND COUCHE CORNEE COUCHE BASALE } EPIDERME

IRRADIATION EXTERNE FORTES DOSES FORTS DEBITS DE DOSE • RADIODIAGNOSTIC • IRRADIATION SOLAIRE • GENERATEURS X • SOURCES SCELLEES (X g n (b) ) SOUSTRACTION AU CHAMP D'IRRADIATION ( Coupure du courant, mise en sécurité de la source mise à l'abri) PREVENTION : • TEMPS • DISTANCE • ECRANS

IRRADIATION EXTERNE FORTES DOSES FORTS DEBITS DE DOSE • RADIODIAGNOSTIC • IRRADIATION SOLAIRE • GENERATEURS X • SOURCES SCELLEES (X, g, n (b)) SOUSTRACTION AU CHAMP D'IRRADIATION ( Coupure du courant, mise en sécurité de la source mise à l'abri) PREVENTION : • TEMPS • DISTANCE • ECRANS

CONTAMINATION EXTERNE FORTES DOSES A LA PEAU FORTS DEBITS DE DOSE • SOURCES RADIOACTIVES NON SCELLEES (X, g, b) • RETOMBEES • AEROSOLS • POUSSIERES DANGER DE CONTAMINATION INTERNE PAR REMISE EN SUSPENSION • CONFINEMENT • VETEMENTS DE PROTECTION • PROPRETE DES SURFACES DECONTAMINATION EXTERNE RAISONNABLE (lavages non agressifs)

CONTAMINATION INTERNE FAIBLES DEBITS DE DOSE FORTES DOSES CUMULEES (doses engagées) INHALATION, INGESTION, BLESSURE POUSSIERES AEROSOLS, VAPEURS a, b, g, X PROTECTION VESTIMENTAIRE ET RESPIRATOIRE SOURCES SCELLEES HYGIENE EN ZONE REGLEMENTEE TRAITEMENT DE LA CONTAMINATION EXTERNE TRAITEMENT MEDICAL SPECIFIQUE

CONTAMINATION INTERNE Membranes biologiques Portes d'entrée Organes de dépôt Ganglions • Peau, • Blessure, • Respiratoire • Digestive Organe d'échange Elimination de la fraction non transférée de la fraction transférée NON TRANSFERE sang TRANSFERE • Os (surface) • Os (volume) • Thyroïde • Foie • Organisme entier

100% NOTION DE PERIODE EFFECTIVE ET DE DOSE ENGAGEE Activité dans l'organisme leff = lr + lb Elimination biologique lb Décroissance radioactive lr 50% Disparition effective leff Dose engagée Teff Tr Tb Temps

EFFETS SUR L'ORGANISME RADIOPATHOLOGIE 4 GRANDS TYPES D'OBSERVATIONS îHIROSHIMA, NAGASAKI îPOPULATIONS PARTICULIERES îACCIDENTS îEXPERIMENTATION ANIMALE IRRADIATION LESION ADN REPARATION FIDELE PAS DE REPARATION FAUTIVE MORT CELLULAIRE ALTERATION VIABLE EFFETS OBLIGATOIRES PAS D'EFFETS ALEATOIRES SOMATIQUES GENETIQUES

EFFETS OBLIGATOIRES OU DETERMINISTES OU NON STOCHASTIQUES MORT CELLULAIRE à SEUIL à CARACTERE OBLIGATOIRE à GENERALEMENT REVERSIBLES à PROPORTIONNELS A LA DOSE à CARACTERISTIQUES à PRECOCES OU MOYEN TERME EFFETS ALEATOIRES OU NON DETERMINISTES OU STOCHASTIQUES SURVIE DE CELLULES LESEES à PAS DE SEUIL RECONNU à GENERALEMENT IRREVERSIBLES à GRAVITE NON PROPORTIONNELLE A LA DOSE à FREQUENCE PROPORTIONNELLE A LA DOSE à NON CARACTERISTIQUES à TARDIFS • SYNDROME D'IRRADIATION GLOBALE AIGUE • BRULURES RADIOLOGIQUES • CANCERS • EFFETS GENETIQUES

L ’IRRADIATION GLOBALE AIGUË SYNDROME NERVEUX CENTRAL SYNDROME INTESTINAL SYNDROME HEMATOPOIETIQUE

PHASE DE LATENCE (Phase de rémission) APPARENTE ( pour D < 10 Gy) DOSE AUGMENTE, PHASE : PLUS COURTE PLUS TARDIVE MAUVAISE QUALITE PHASE INITIALE • SEUIL : 0, 7 GY • SIGNES GENERAUX (neurovégétatifs, digestifs) • DOSE AUGMENTE, PHASE : PLUS PRECOCE PLUS FORTE PLUS LONGUE PHENOMENES PEU PRECIS RESSEMBLANCE AVEC PHENOMENES PSYCHOLOGIQUES CEPENDANT DOSIMETRIE CLINIQUE POSSIBLE

PHASE D'ETAT D > 10 -15 Gy SYNDROME NERVEUX CENTRAL PERENNISATION ET AGGRAVATION DE LA PHASE INITIALE : PAS DE REMISSION TROUBLES NERVEUX AVANT COMA MORT RAPIDE D > 6 Gy D > 1 Gy SYNDROME INTESTINAL EXPRESSION EN QUELQUES JOURS DE LA PERTE DES CELLULES DE LA MUQUEUSE INTESTINALE : ANOREXIE, DIARRHEES INFECTIONS DESHYDRATATION HEMORRAGIESDIGESTIVES OCCLUSIONS, PERFORATIONS. . . SYNDROME HEMATOLOGIQUE ZONE DE LA DL 50 EXPRESSION EN 3 SEMAINES D'UNE APLASIE MEDULLAIRE : TROUBLES INFECTIEUX TROUBLES DE LA COGULATION ANEMIE LES LYMPHOCYTES ONT DISPARU

Liés à une irradiation très forte à fort débit homogène Peu vraisemblable en cas de contamination interne ou externe Accident de TOKAÏ MURA (Japon) Effet contrôlé recherché en radiothérapie avant greffe de moelle osseuse

IRRADIATION LOCALISÉE Exposition de la peau à fort débit de dose 5 Gy < D > 10 Gy : Érythème (coup de soleil) 10 Gy < D > 20 Gy : Radiodermite 25 Gy < D : Radionécrose à faible débit de dose D > 20 Gy : modifications esthétiques • Signes cutanés plus précoces et plus sévères pour des doses plus élevées • Évolution longue : mois

EXEMPLE D'IRRADIATION AIGUË ACCIDENTELLE PERTE DE SOURCE DE GAMMAGRAPHIE Yanango (Pérou) 20 février 1999 Radiographie sur la tuyauterie d ’une usine hydroélectrique : vérification des soudures Source 192 Ir 1370 GBq (40 Ci) contact 6 heures 20 février 1999

Les doses calculées en GRAY par les médecins en GRAY péruviens ont donné les résultats suivants : peau (1 cm) : 10000 tissus mous (2 cm) : 2500 tissus mous (5 cm) : 400 fémur et artère fémorale (7 cm) : 140 gonades (18 cm) : 23 rectum (20 cm) : 18

Traitements médicaux entamés le lendemain traitement au Pérou de février jusqu ’au 28 mai traitement à l ’hôpital Percy jusqu ’au 17 octobre Décès du patient fin année 2001 LE CHOC DES PHOTOS MES SENSIBLES S ’ABSTENIR ça n ’est pas une plaisanterie

PERTE DE SOURCE DE GAMMAGRAPHIE J 10 +10 J+ 37 JJ++18 4 DOSE EN PROFONDEUR ESTIMEE A 30 - 40 Gy (g)

EFFETS STOCHASTIQUES CANCÉRISATION PAS DE SEUIL RECONNU CARACTERE ALEATOIRE GRAVITE INDEPENDANTE DE LA DOSE FREQUENCE PROPORTIONNELLE A LA DOSE NON CARACTERISTIQUES TARDIFS INCONTESTABLES PEU FRÉQUENTS DIFFICILES A DÉTECTER ÉTUDES ÉPIDÉMIOLOGIQUES avec leurs limitations Expérimentation animale et cellulaire

EXEMPLES Irradiation externe Pour 40 000 personnes Cas attendus Cas observés Excès HIROSHIMA NAGASAKI 1950 -1987 (témoins) Leucémies 156 231 75 Cancers solides 8100 8600 500 575 TCHERNOBYL (Thyroïde) Contamination interne 1800 CANCERS DE LA THYROIDE (cumulés) • INCIDENCE NATURELLE : 0, 04/100 000 • INCIDENCE OBSERVEE : BELARUS : 3, 4 / 100 000 GOMEL : 9, 5 / 100 000 STABILISATION ACTUELLE DU BILAN

EFFETS REDOUTÉS DANS TOUTES LES CIRCONSTANCES Possibles même à faible dose Conditions normales de travail accidents d'irradiation accidents de contamination Aucune observation < 100 m. Sv Occurrence restant faible

EFFETS GÉNÉTIQUES Aucune observation objective chez l'homme EFFETS TÉRATOGÈNES Sensibilité particulière 8ème à 16ème semaine D > 500 m. Gy Retards mentaux, malformations cérébrales

Les grands facteurs de risques

LE CYCLE DU COMBUSTIBLE

SCHÉMA DE FONCTIONNEMENT D’UN RÉACTEUR À EAU SOUS PRESSION

RÉACTEURS À EAU SOUS PRESSION LES 3 BARRIÈRES

TRANSPORT DES MATIÈRES RADIOACTIVES Transports associés au cycle du combustible en France Concentré d'uranium naturel Nitrate d'uranyle UF 4 UF 6 Combustibles UO 2 Pu. O 2 Combustibles MOX neufs Combustibles irradiés Déchets Transformation Conversion Enrichissement Fabrication Retraitement Stockage de surface, déchets FA/MA

SOURCES DE GAMMAGRAPHIE INDUSTRIELLE

ACCIDENTS NUCLÉAIRES OU RADIOLOGIQUES Probabilité d ’un événement ? l pas de risque zéro l responsabilité humaine +++ l contexte du 11 septembre 01

NUCLÉAIRE OU RADIOLOGIQUE ? NUCLÉAIRE Met en jeu l'énergie nucléaire (fission, fusion) • ARME NUCLÉAIRE (fission, fusion explosives) • RÉACTEUR NUCLÉAIRE (production, recherche…) (fission contrôlée) • MÉDECINE NUCLÉAIRE (abus de langage) Utilise la radioactivité

NUCLÉAIRE OU RADIOLOGIQUE ? RADIOLOGIQUE Met en jeu des rayonnements ionisants (a, b, g, X, neutrons) TOUTES ORIGINES : • NUCLÉAIRE • RADIOACTIVE • GÉNÉRATEURS ÉLECTRIQUES

SOURCES DE RADIOLOGIE MEDICALE Radiodiagnostic ? Médecine nucléaire et radiopharmacie Radiothérapie Exemples dramatiques

IMPORTANCE DE L’EVENEMENT Nature, volume des moyens Modes d’utilisation, Organisation des secours Nombreux impliqués Impact sanitaire Quelques personnes Moyens nationaux Moyens non saturés Personnes isolées Plans de secours IMPORTANCE GRAVITE

ACCIDENTS NUCLÉAIRES OU RADIOLOGIQUES Impact ? Impact modéré l Forbach : accélérateur d’électrons 3 irradiés graves l Géorgie : sources perdues quelques irradiés graves

ACCIDENTS NUCLÉAIRES OU RADIOLOGIQUES Impact majeur radiologique l Goiânia : dispersion d ’une source de Cs de radiothérapie + 20 morts + 100. 000 anthropogammamétries l Saragosse : accident de radiothérapie (logiciel défectueux) + 20 morts l Toulouse, Epinal…

ACCIDENTS NUCLÉAIRES OU RADIOLOGIQUES Impact majeur nucléaire l Tchernobyl : 31 morts + 600. 000 liquidateurs + dispersion massive de matières radioactives + 2000 cancers de la thyroïde l Three Mile Island : fusion du cœur mais enceinte de confinement

NATURE DE L’EVENEMENT RADIOLOGIQUE IRRADIES CONTAMINES MORTS BLESSES y PYROTECHNIQUE PYRO RADIOLOGIQUE IRRADIES CONTAMINES LESIONS RADIOCOMBINEES MORTS BLESSES

ÉVÈNEMENTS NUCLÉAIRES OU RADIOLOGIQUES L’événement NRBC ? • Attentat ou accident • Combinaison inconnue : N + R + B + C • Sauveteurs • Blessés • Contaminés • Impliqués

Dirty Bomb ?

«DIRTY BOMB» OU BOMBE SALE ÉPANDAGE DE MATIÈRE RADIOACTIVE • Explosifs standards • Projection de particules métalliques, dégagement de chaleur, destruction de l’environnement - Traumatismes - Brûlures • Particules radioactives – Contamination interne et externe – Irradiation • Problème de l’espace confiné

CONTAMINATION : – Par voie externe : par contact direct au niveau des vêtements et de toute zone exposée • Risque de dissémination de la contamination – Par voie interne : particules inhalées, ingérées ou ayant pénétré au travers d’une peau saine ou lésée

La source scellée radioactive • Irradiation isolée méconnue • Source perdue, volée, abandonnée l Érythèmes l Troubles digestifs PENSER A UNE EXPOSITION AUX RAYONNEMENTS IONISANTS

IRRADIATION : • Irradiation externe cesse avec la disparition de la source de rayonnement • Irradiation totale ou partielle en fonction de la position du corps par rapport à la source • Intensité de l’atteinte dépend de la distance du corps par rapport à la source Un irradié n’est pas plus irradiant qu’un brûlé ne brûle

DANS LES DEUX CAS Trois types de « victimes » • Victimes de lésions conventionnelles et radiocontaminées et/ou irradiés • Personnes non blessées mais sur les lieux de l’événement • Populations établies à proximité, se croyant impliquées