Dosimétrie des rayonnements

La dosimétrie des rayonnements est la mesure, le calcul et l’évaluation des doses absorbées et l’attribution de ces doses aux individus. Dosimétrie des rayonnements
rayonnement ionisant - symbole de danger
Rayonnement ionisant – symbole de danger

La dosimétrie des rayonnements est la mesure, le calcul et l’évaluation des doses absorbées et l’attribution de ces doses aux individus. C’est la science et la pratique qui tentent de relier quantitativement des mesures spécifiques prises dans un champ de rayonnement aux changements chimiques et / ou biologiques que le rayonnement produirait dans une cible.

Puisqu’il existe deux types d’exposition aux rayonnements, l’exposition externe et interne, la dosimétrie peut également être classée comme suit:

  • Dosimétrie externe . L’exposition externe est un rayonnement qui vient de l’extérieur de notre corps et interagit avec nous. Dans ce cas, nous analysons principalement l’exposition aux rayons gamma et aux particules bêta , car les particules alpha , en général, ne constituent pas un risque d’exposition externe car les particules ne traversent généralement pas la peau. Puisque les photons et la bêta interagissent par le biais de forces électromagnétiques et les neutrons interagissent par le biais des forces nucléaires, leurs méthodes de détection et dosimétrie sont sensiblement différentes. La source de rayonnement peut être, par exemple, un équipement qui produit le rayonnement comme un conteneur avec des matières radioactives, ou comme une machine à rayons X. La dosimétrie externe est basée sur des mesures avec un dosimètre, ou déduits de mesures effectuées par d’autres instruments de protection radiologique.
  • Détecteur HPGe - Germanium
    Détecteur HPGe avec cryostat LN2, utilisable dans les compteurs corps entier. Source: canberra.com

    Dosimétrie interne . Si la source de rayonnement est à l’ intérieur de notre corps , disons-nous, c’est une exposition interne . L’apport de matières radioactives peut se produire par diverses voies telles que l’ingestion de contamination radioactive dans les aliments ou les liquides. La protection contre l’exposition interne est plus compliquée. La plupart des radionucléides vous donneront une dose de rayonnement beaucoup plus élevée s’ils peuvent pénétrer d’une manière ou d’une autre dans votre corps, qu’ils ne le feraient s’ils restaient à l’extérieur. L’évaluation de la dosimétrie interne repose sur une variété de techniques de surveillance, de bio-analyse ou d’imagerie par rayonnement.

Dosimétrie personnelle

EPD - Dosimètres personnels électroniques
EPD – Dosimètre personnel électronique

La dosimétrie personnelle est un élément clé de la dosimétrie des rayonnements. La dosimétrie personnelle est utilisée principalement (mais pas exclusivement) pour déterminer les doses aux personnes qui sont exposées à des radiations liées à leurs activités professionnelles. Ces doses sont généralement mesurées par des dispositifs appelés dosimètres. Les dosimètres enregistrent généralement une dose, qui est l’énergie de rayonnement absorbée mesurée en gray (Gy) ou la dose équivalente mesurée en sieverts (Sv). Un dosimètre personnel est un dosimètre, qui est porté à la surface du corps par la personne surveillée, et il enregistre la dose de rayonnement reçue. Dosimétrie personnelleles techniques varient et dépendent en partie du fait que la source de rayonnement est à l’extérieur du corps (externe) ou absorbée dans le corps (interne). Les dosimètres personnels sont utilisés pour mesurer les expositions aux rayonnements externes. Les expositions internes sont généralement surveillées en mesurant la présence de substances nucléaires dans le corps ou en mesurant les substances nucléaires excrétées par le corps.

Les dosimètres disponibles dans le commerce vont des dispositifs passifs à faible coût qui stockent les informations de dose du personnel pour une lecture ultérieure, aux dispositifs plus chers, fonctionnant sur batterie, qui affichent des informations de dose et de débit de dose immédiates (généralement un dosimètre personnel électronique ). La méthode de lecture, la plage de mesure de la dose, la taille, le poids et le prix sont des facteurs de sélection importants.

Il existe deux types de dosimètres:

  • Dosimètres passifs . Les dosimètres passifs couramment utilisés sont le dosimètre thermoluminescent (TLD) et le badge de film. Un dosimètre passif produit un signal induit par rayonnement, qui est stocké dans l’appareil. Le dosimètre est ensuite traité et la sortie est analysée.
  • Dosimètres actifs . Pour obtenir une valeur en temps réel de votre exposition, vous pouvez à la place utiliser un dosimètre actif, généralement un dosimètre personnel électronique (EPD). Un dosimètre actif produit un signal induit par rayonnement et affiche une lecture directe de la dose détectée ou du débit de dose en temps réel.

Les dosimètres passif et actif sont souvent utilisés ensemble pour se compléter. Pour estimer les doses efficaces, les dosimètres doivent être portés sur une position du corps représentative de son exposition, typiquement entre la taille et le cou, à l’avant du torse, face à la source radioactive. Les dosimètres sont généralement portés à l’extérieur des vêtements, autour de la poitrine ou du torse pour représenter la dose à «tout le corps». Des dosimètres peuvent également être portés sur les extrémités ou près de l’œil pour mesurer la dose équivalente à ces tissus.

Les dosimètres personnels utilisés aujourd’hui ne sont pas des instruments absolus, mais des instruments de référence. Cela signifie qu’ils doivent être périodiquement étalonnés . Lorsqu’un dosimètre de référence est étalonné, un facteur d’étalonnage peut être déterminé. Ce facteur d’étalonnage relie la quantité d’exposition à la dose rapportée. La validité de l’étalonnage est démontrée en maintenant la traçabilité de la source utilisée pour étalonner le dosimètre. La traçabilité est obtenue par comparaison de la source avec un «étalon primaire» dans un centre d’étalonnage de référence. Dans le suivi des individus, les valeurs de ces grandeurs opérationnelles sont considérées comme une évaluation suffisamment précise de la dose efficace et de la dose cutanée, respectivement, en particulier, si leurs valeurs sont inférieures à lalimites de protection .

 

Dosimétrie médicale

La dosimétrie médicale est le calcul de la dose absorbée et l’optimisation de l’administration de dose lors d’examens médicaux et de traitements. En général, les expositions aux rayonnements résultant des examens diagnostiques médicaux sont faibles (en particulier dans les utilisations diagnostiques). Les doses peuvent également être élevées (uniquement à des fins thérapeutiques), mais dans chaque cas, elles doivent toujours être justifiées par les avantages d’un diagnostic précis de maladies possibles ou par les avantages d’un traitement précis. Ces doses comprennent les contributions de la radiologie diagnostique médicale et dentaire (radiographie diagnostique), de la médecine nucléaire clinique et de la radiothérapie. Dosimétrie médicaleest souvent effectuée par un physicien de la santé professionnel ayant une formation spécialisée dans ce domaine. Afin de planifier l’administration de la radiothérapie, le rayonnement produit par les sources est généralement caractérisé par des courbes de dose en profondeur en pourcentage et des profils de dose mesurés par un physicien médical.

L’utilisation médicale des rayonnements ionisants reste un domaine en évolution rapide. Dans tous les cas, l’utilité des rayonnements ionisants doit être mise en balance avec ses dangers. Aujourd’hui, un compromis a été trouvé et la plupart des utilisations du rayonnement sont optimisées. Aujourd’hui, il est presque incroyable que les rayons X aient été, à un moment donné, utilisés pour trouver la bonne paire de chaussures (c’est-à-dire la radioscopie ajustée). Les mesures effectuées ces dernières années indiquent que les doses aux pieds étaient comprises entre 0,07 et 0,14 Gy pour une exposition de 20 secondes. Cette pratique a été interrompue lorsque les risques des rayonnements ionisants ont été mieux compris.

Voir aussi: Expositions médicales

Dosimétrie environnementale

La dosimétrie environnementale est utilisée là où il est probable que l’environnement générera une dose de rayonnement significative. Comme il a été écrit, le rayonnement est tout autour de nous . Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C’est une force d’énergie naturelle qui nous entoure. C’est une partie de notre monde naturel qui existe depuis la naissance de notre planète. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées à des rayonnements ionisants . Les rayonnements ionisants sont générés par des réactions nucléaires , la désintégration nucléaire , par des températures très élevées ou par l’accélération de particules chargées dans des champs électromagnétiques.

En général, il existe deux grandes catégories de sources de rayonnement dans l’environnement:

  • Rayonnement de fond naturel . Le rayonnement de fond naturel comprend le rayonnement produit par le Soleil, les éclairs, les radio-isotopes primordiaux ou les explosions de supernova, etc.
  • Sources de rayonnement artificielles . Les sources artificielles comprennent les utilisations médicales des rayonnements, les résidus d’essais nucléaires, les utilisations industrielles des rayonnements, etc.

La surveillance du radon est un exemple de dosimétrie environnementale  . Le radon est un gaz radioactif généré par la désintégration de l’ uranium , présent en quantités variables dans la croûte terrestre. Il est important de noter que le radon est un gaz rare , alors que tous ses produits de désintégration sont des métaux . Le principal mécanisme d’entrée du radon dans l’atmosphère est la diffusion à travers le sol. Certaines zones géographiques, en raison de la géologie sous-jacente, génèrent continuellement du radon qui imprègne son chemin vers la surface de la terre. Dans certains cas, la dose peut être importante dans les bâtiments où le gaz peut s’accumuler. Les emplacements avec un fond de radon plus élevé sont bien cartographiés dans chaque pays. En plein air, il varie de 1 à 100 Bq / m3, voire moins (0,1 Bq / m3) au-dessus de l’océan. Dans les grottes ou les mines aérées, ou les maisons mal aérées, sa concentration grimpe à 20–2 000 Bq / m3. Dans l’atmosphère extérieure, il y a aussi une certaine advection causée par le vent et les changements de pression barométrique. Un certain nombre de techniques de dosimétrie spécialisées sont utilisées pour évaluer la dose que les occupants d’un bâtiment peuvent recevoir.

Mesure et surveillance de la dose de rayonnement

Dans les chapitres précédents, nous avons décrit la dose équivalente et la dose efficace . Mais ces doses ne sont pas directement mesurables . À cette fin, la CIPR a introduit et défini un ensemble de grandeurs opérationnelles , qui peuvent être mesurées et qui sont destinées à fournir une estimation raisonnable des grandeurs de protection. Ces grandeurs visent à fournir une estimation prudente de la valeur des grandeurs de protection liées à une exposition en évitant à la fois une sous-estimation et une surestimation excessive.

Les liens numériques entre ces grandeurs sont représentés par des coefficients de conversion , qui sont définis pour une personne de référence. Il est très important qu’un ensemble internationalement convenu de coefficients de conversion soit disponible pour une utilisation générale dans la pratique de la radioprotection pour les expositions professionnelles et les expositions du public. Pour le calcul des coefficients de conversion pour l’exposition externe, des fantômes de calcul sont utilisés pour l’évaluation de la dose dans divers champs de rayonnement. Pour le calcul des coefficients de dose à partir des apports de radionucléides , des modèles biocinétiques pour les radionucléides, des données physiologiques de référence et des fantômes de calcul sont utilisés.

Un ensemble de données évaluées sur les coefficients de conversion pour la protection et les grandeurs opérationnelles pour l’exposition externe à un rayonnement mono-énergétique de photons, neutrons et électrons dans des conditions d’irradiation spécifiques est publié dans des rapports (ICRP, 1996b, ICRU, 1997).

Surveillance de la dose de rayonnement - Quantités opérationnellesEn général, la CIPR définit des grandeurs opérationnelles pour la surveillance de zone et individuelle des expositions externes. Les grandeurs opérationnelles pour la surveillance de zone sont:

  • Équivalent de dose ambiant , H * (10). L’équivalent de dose ambiant est une grandeur opérationnelle pour la surveillance de zone de rayonnement fortement pénétrant.
  • Équivalent de dose directionnel , H ‘(d, Ω). L’équivalent de dose directionnel est une grandeur opérationnelle pour la surveillance de zone de rayonnement faiblement pénétrant.

Les grandeurs opérationnelles pour la surveillance individuelle sont:

  • Équivalent de dose personnel , p (0,07) . L’équivalent de dose H p (0,07) est une grandeur opérationnelle pour la surveillance individuelle pour l’évaluation de la dose à la peau et aux mains et aux pieds.
  • Équivalent de dose personnel , p (10) . L’ équivalent de dose p (10) est une grandeur opérationnelle pour la surveillance individuelle pour l’évaluation de la dose efficace.

Référence spéciale: CIPR, 2007. Les recommandations de 2007 de la Commission internationale de protection radiologique. Publication 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

Mesure et surveillance du rayonnement - Quantités et limites

Limites de dose

Voir aussi: Limites de dose

Les limites de dose sont divisées en deux groupes, le public et les travailleurs exposés professionnellement. Selon la CIPR, l’exposition professionnelle fait référence à toutes les expositions encourues par les travailleurs au cours de leur travail, à l’exception de

  1. les expositions et les expositions exclues des activités exemptées impliquant des rayonnements ou des sources exemptées
  2. toute exposition médicale
  3. le rayonnement de fond naturel local normal.

Le tableau suivant résume les limites de dose pour les travailleurs exposés professionnellement et pour le public:

limites de dose - rayonnement
Tableau des limites de dose pour les travailleurs exposés professionnellement et pour le public.
Source des données: CIPR, 2007. Les recommandations de 2007 de la Commission internationale de protection radiologique. Publication 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

Selon la recommandation de la CIPR dans sa déclaration sur les réactions tissulaires du 21 avril 2011, la limite de dose équivalente pour le cristallin pour l’exposition professionnelle dans des situations d’exposition planifiée a été ramenée de 150 mSv / an à 20 mSv / an, en moyenne sur des périodes définies de 5 ans, sans dose annuelle en une seule année supérieure à 50 mSv.

Les limites de dose efficace correspondent à la somme des doses efficaces pertinentes provenant de l’exposition externe au cours de la période spécifiée et de la dose efficace engagée provenant des apports de radionucléides pendant la même période. Pour les adultes, la dose efficace engagée est calculée pour une période de 50 ans après la prise, tandis que pour les enfants, elle est calculée pour la période allant jusqu’à 70 ans. La limite de dose efficace pour le corps entier de 20 mSv est une valeur moyenne sur cinq ans. La limite réelle est de 100 mSv en 5 ans, avec pas plus de 50 mSv par an.

Sievert – Unité de dose équivalente

En radioprotection, le sievert est une unité dérivée de dose équivalente et de dose efficace . Le sievert représente l’effet biologique équivalent du dépôt d’un joule d’énergie de rayons gamma dans un kilogramme de tissu humain. L’unité de sievert est importante pour la radioprotection et a été nommée d’après le scientifique suédois Rolf Sievert, qui a fait une grande partie des premiers travaux sur la dosimétrie des rayonnements en radiothérapie.

Comme il a été écrit, le sievert est utilisé pour les quantités de dose de rayonnement telles que la dose équivalente et la dose efficace. La dose équivalente (symbole T ) est une quantité de dose calculée pour chaque organe (indice T – tissu). La dose équivalente est basée sur la dose absorbée à un organe, ajustée pour tenir compte de l’ efficacité du type de rayonnement . Dose équivalente est donnée le symbole H T . L’unité SI de T est le sievert (Sv) ou mais rem ( homme équivalent roentgen ) est encore couramment utilisé ( 1 Sv = 100 rem ).

Exemples de doses à Sieverts

Nous devons noter que le rayonnement est tout autour de nous. Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C’est une force d’énergie naturelle qui nous entoure. C’est une partie de notre monde naturel qui existe depuis la naissance de notre planète. Dans les points suivants, nous essayons d’exprimer d’énormes gammes d’exposition aux rayonnements, qui peuvent être obtenues à partir de diverses sources.

  • 0,05 µSv – Dormir à côté de quelqu’un
  • 0,09 µSv – Vivre à moins de 50 km d’une centrale nucléaire pendant un an
  • 0,1 µSv – Manger une banane
  • 0,3 µSv – Vivre à moins de 50 miles d’une centrale au charbon pendant un an
  • 10 µSv – Dose quotidienne moyenne reçue du fond naturel
  • 20 µSv – Radiographie thoracique
  • 40 µSv – Un vol d’avion de 5 heures
  • 600 µSv – mammographie
  • 1 000 µSv – Dose limite pour les membres individuels du public, dose efficace totale par an
  • 3 650 µSv – Dose annuelle moyenne reçue du fond naturel
  • 5 800 µSv – Scanner thoracique
  • 10000 µSv – Dose annuelle moyenne reçue du fond naturel à Ramsar, Iran
  • 20 000 µSv – scanner corporel unique
  • 175 000 µSv – Dose annuelle de rayonnement naturel sur une plage de monazite près de Guarapari, Brésil.
  • 5 000 000 µSv – Dose qui tue un être humain avec un risque de 50% dans les 30 jours (DL50 / 30), si la dose est reçue sur une très courte durée .

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