Qu’est-ce que la dosimétrie des rayonnements – Définition

La dosimétrie des rayonnements est la mesure, le calcul et l’évaluation des doses absorbées et l’attribution de ces doses aux individus. Ce sont la science et la pratique qui tentent de relier quantitativement des mesures spécifiques prises dans un champ de rayonnement à des 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 l’exposition interne, la dosimétrie peut également être classée comme:

• Dosimétrie externe . L’exposition externe est un rayonnement provenant de l’extérieur de notre corps et interagissant 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. Étant donné que les photons et les bêta interagissent par le biais de forces électromagnétiques et que les neutrons interagissent par le biais des forces nucléaires, leurs méthodes de détection et de 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 déduit de mesures effectuées par d’autres instruments de radioprotection.

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  Dosimétrie interne . Si la source de rayonnement est à l’ intérieur de notre corps , nous disons que 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 beaucoup plus de dose de rayonnement s’ils peuvent pénétrer 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 bioessai ou d’imagerie par rayonnement.

Dosimétrie personnelle

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 aux rayonnements liés à leurs activités professionnelles. Ces doses sont généralement mesurées par des appareils 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 se trouve à l’extérieur du corps (externe) ou 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 appareils passifs à faible coût qui stockent les informations de dose du personnel pour une lecture ultérieure, aux appareils plus chers fonctionnant sur batterie qui affichent la dose immédiate et le débit de dose (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 thermo luminescent (TLD) et l’insigne de film. Un dosimètre passif produit un signal radio-induit, 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 utiliser un dosimètre actif, généralement un dosimètre personnel électronique (EPD). Un dosimètre actif produit un signal radio-induit et affiche une lecture directe de la dose ou du débit de dose détecté en temps réel.

Les dosimètres passifs et actifs sont souvent utilisés ensemble pour se compléter. Pour estimer les doses efficaces, les dosimètres doivent être portés à une position du corps représentative de son exposition, généralement 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 aux extrémités ou près de l’œil pour mesurer une 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 calibrés . 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 la dose dans les examens et traitements médicaux. En général, les expositions aux rayonnements provenant 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 des conditions possibles de la maladie ou par les avantages d’un traitement précis. Ces doses comprennent les contributions de la radiologie diagnostique médicale et dentaire (radiographies diagnostiques), de la médecine nucléaire clinique et de la radiothérapie. Dosimétrie médicaleest souvent effectuée par un physicien de santé professionnel ayant une formation spécialisée dans ce domaine. Afin de planifier la délivrance de la radiothérapie, le rayonnement produit par les sources est généralement caractérisé par des courbes de dose en profondeur 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. De nos jours, 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 fluoroscopie de la chaussure). 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 de rayonnements ionisants ont été mieux compris.

Voir aussi: Expositions médicales

Dosimétrie environnementale

La dosimétrie environnementale est utilisée lorsqu’il est probable que l’environnement génère une dose de rayonnement importante. 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 est ici depuis la naissance de notre planète. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux 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.

Un exemple de dosimétrie environnementale  est la surveillance du radon. Le radon est un gaz radioactif généré par la désintégration de l’ uranium , qui est présent en quantités variables dans la croûte terrestre. Il est important de noter que le radon est un gaz noble , 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 pénètre jusqu’à 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, elle 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 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 immeuble 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 cet effet, la CIPR a introduit et défini un ensemble de grandeurs opérationnelles , mesurables et destinées à fournir une estimation raisonnable des grandeurs de protection. Ces quantités visent à fournir une estimation prudente de la valeur des quantités de protection liées à une exposition en évitant à la fois une sous-estimation et une surestimation excessive.

Les liens numériques entre ces quantités sont représentés par des coefficients de conversion , qui sont définis pour une personne de référence. Il est très important qu’un ensemble de coefficients de conversion, internationalement convenu, soit disponible pour une utilisation générale dans les pratiques de 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 des coefficients de conversion pour la protection et des quantités opérationnelles pour l’exposition externe à des photons, des neutrons et des rayonnements électroniques monoénergétiques dans des conditions d’irradiation spécifiques est publié dans des rapports (ICRP, 1996b, ICRU, 1997).

En général, la CIPR définit les quantités opérationnelles pour la surveillance de zone et individuelle des expositions externes. Les quantités opérationnelles pour la surveillance de zone sont:

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

Les quantités opérationnelles pour le suivi individuel sont:

• Équivalent de dose personnel , H _p (0,07) . L’équivalent de dose H _p (0,07) est une quantité opérationnelle pour la surveillance individuelle pour l’évaluation de la dose pour la peau et pour les mains et les pieds.
• Équivalent de dose personnel , H _p (10) . L’ équivalent de dose H _p (10) est une quantité 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).

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 toute exposition subie par les travailleurs au cours de leur travail, à l’exception des

1. expositions exclues et expositions d’activités exonérées impliquant des rayonnements ou des sources exonérées
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:

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 de l’exposition professionnelle dans les situations d’exposition planifiée a été réduite de 150 mSv / an à 20 mSv / an, moyenne sur des périodes définies de 5 ans, sans dose annuelle sur 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 au cours de 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 en une année.

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 dans la radioprotection et a été nommée d’après le scientifique suédois Rolf Sievert, qui a effectué une grande partie des premiers travaux sur la dosimétrie des rayonnements en radiothérapie.

Comme cela 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 H _T ) est une quantité de dose calculée pour chaque organe (indice T – tissu). La dose équivalente est basée sur la dose absorbée par 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 H _T est le sievert (Sv) ou mais rem ( roentgen équivalent man ) 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 est ici depuis la naissance de notre planète. Dans les points suivants, nous essayons d’exprimer d’énormes plages 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 – Vivant à moins de 30 miles d’une centrale nucléaire pendant un an
• 0,1 µSv – Manger une banane
• 0,3 µSv – Vivant à moins de 50 miles d’une centrale à charbon pendant un an
• 10 µSv – Dose journalière moyenne reçue du milieu naturel
• 20 µSv – Radiographie thoracique
• 40 µSv – Un vol en avion de 5 heures
• 600 µSv – mammographie
• 1 000 µSv – Limite de dose pour chaque membre du public, dose efficace totale par an
• 3 650 µSv – Dose annuelle moyenne reçue du milieu naturel
• 5 800 µSv – tomodensitométrie thoracique
• 10 000 µSv – Dose annuelle moyenne reçue du milieu naturel à Ramsar, Iran
• 20000 µSv – tomodensitométrie complète du corps entier
• 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 humain avec un risque de 50% dans les 30 jours (DL50 / 30), si la dose est reçue sur une très courte durée .