Qu’est-ce que les sources de rayonnement artificielles – Définition

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 là 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 décroissance nucléaire , par des températures très élevées ou par l’accélération de particules chargées dans des champs électromagnétiques. Mais en général, il existe deux grandes catégories de sources de  rayonnement :

• 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 d’origine humaine comprennent les utilisations médicales des rayonnements, les résidus d’essais nucléaires, les utilisations industrielles des rayonnements, etc.

Référence spéciale: sources et effets des rayonnements ionisants, annexe B. UNSCEAR. New York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Sources de rayonnement artificielles

Étant donné que les rayonnements ionisants ont de nombreuses utilisations industrielles et médicales, les personnes peuvent également être exposées à des sources de rayonnement d’origine humaine. Les sources artificielles comprennent les utilisations médicales des rayonnements, les résidus des essais nucléaires, les utilisations industrielles des rayonnements, la télévision et de nombreux autres appareils produisant des rayonnements. Par exemple, dans certains types de détecteurs de fumée, vous pouvez rencontrer des radionucléides artificiels tels que l’ américium-241. Ce radionucléide artificiel est utilisé pour ioniser l’air et détecter la fumée.

Il convient de noter que la plupart de ces expositions sont très faibles en intensité et en dose totale et ne présentent pas d’effets sanitaires plus importants. Dans chaque cas, l’utilité du rayonnement ionisant doit être équilibrée 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.

Il existe deux groupes distincts exposés à des sources de rayonnement d’origine humaine. Le Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements atomiques (UNSCEAR) a défini les types d’expositions humaines comme suit:

• l’exposition du public , qui est l’exposition des membres individuels du public et de la population en général
• exposition professionnelle aux rayonnements , qui est l’exposition des travailleurs dans des situations où leur exposition est directement liée ou requise par leur travail

Exposition publique

En général, les sources artificielles suivantes exposent le public aux rayonnements:

• Expositions médicales (de loin, la source artificielle la plus importante)
  • Radiographies diagnostiques
  • Procédures de médecine nucléaire (iode 131, césium 137, technétium 99m, etc.)
• Les produits de consommation
  • Matériaux de construction et de construction routière
  • Fumer des cigarettes (polonium-210)
  • Combustibles combustibles, y compris le gaz et le charbon
  • Systèmes de sécurité à rayons X
  • Télévisions
  • Détecteurs de fumée (américium)
  • Manteaux de lanterne (thorium)

Dans une moindre mesure, le public est également exposé au rayonnement du cycle du combustible nucléaire, de l’extraction et du traitement de l’uranium à l’élimination du combustible irradié. Il convient de noter que le public est également exposé aux rayonnements des « sources améliorées de matières radioactives naturelles ». Cela signifie également que des industries telles que l’ extraction des métaux , l’extraction du charbon et la production d’électricité à partir du charbon créent des expositions supplémentaires en raison de la densification des radionucléides naturels. Le public reçoit une exposition minimale du transport de matières radioactives et des retombées des essais d’armes nucléaires et des accidents de réacteurs (tels que Tchernobyl).

Pour cette raison, la plupart des organismes de réglementation exigent de limiter à 100 mrem (1 mSv) par an l’exposition maximale aux rayonnements des particuliers.

Exposition professionnelle

Comme il a été écrit, l’exposition professionnelle est l’exposition des travailleurs dans des situations où leur exposition est directement liée ou requise par leur travail. 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.

En général, les personnes professionnellement exposées travaillent dans les domaines suivants:

• Installations du cycle du combustible
• Radiographie industrielle
• Services de radiologie (médical)
• Départements de médecine nucléaire
• Services de radio-oncologie
• Centrales nucléaires
• Laboratoires de recherche gouvernementaux et universitaires

Ces personnes sont exposées à différents types et quantités de rayonnement, en fonction de leur emploi spécifique et des sources avec lesquelles ils travaillent. Pour cette raison, la plupart des organismes de réglementation exigent de limiter l’exposition professionnelle des adultes travaillant avec des matières radioactives à 5 000 mrem (50 mSv) par an. À cette fin, les employeurs surveillent attentivement l’exposition de ces personnes à l’aide d’instruments appelés dosimètres portés à une position du corps représentative de son exposition. Dans la plupart des situations d’exposition professionnelle, la dose efficace, E, peut être dérivée des quantités opérationnelles en utilisant la formule suivante:

La dose engagée est une quantité de dose qui mesure le risque sanitaire stochastique dû à un apport de matières radioactives dans le corps humain.

Voir aussi: Surveillance des doses

Expositions médicales – Doses provenant de sources de rayonnement médical

Le rayonnement est utilisé dans divers examens et traitements médicaux. Les doses provenant de sources de rayonnement médical sont naturellement déterminées, qu’une personne ait subi ou non un traitement. 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.

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.

Dans les points suivants, nous essayons d’exprimer d’énormes plages d’exposition aux rayonnements ainsi que quelques doses provenant de sources médicales.

• 1 µSv – Manger une banane
• 1 µSv – Radiographie des extrémités (main, pied, etc.)
• 5 µSv – Radiographie dentaire
• 10 µSv – Dose journalière moyenne reçue du milieu naturel
• 40 µSv – Un vol en avion de 5 heures
• 100 µSv – Radiographie thoracique
• 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
• 80 000 µSv – La dose locale annuelle aux taches localisées au niveau des bifurcations des bronches segmentaires dans les poumons provoquées par la cigarette (1,5 paquets / jour).
• 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 .

Comme on peut le voir, les doses faibles sont courantes dans la vie de tous les jours.

Tabac – Fumer des cigarettes – Dose de rayonnement

En plus des agents cancérigènes chimiques et non radioactifs, le tabac et la fumée de tabac contiennent de petites quantités de plomb-210 et de polonium-210 qui sont tous deux cancérigènes radioactifs. Il faut le souligner, les cigarettes et le tabac contiennent également du polonium-210, provenant des produits de décomposition du radon, qui collent aux feuilles de tabac. Le polonium-210 émet une particule alpha de 5,3 MeV, qui fournit la plupart de la dose équivalente. En raison de la désintégration du polonium-210, la dose locale annuelle aux taches localisées au niveau des bifurcations des bronches segmentaires dans les poumons provoquée par la cigarette (1,5 paquets / jour) est d’environ 80 mSv / an. Une forte consommation de tabac entraîne une dose de 160 mSv / an. Cette dose n’est pas facilement comparable aux limites de radioprotection, puisque ces derniers traitent des doses pour le corps entier, tandis que la dose provenant du tabagisme est délivrée à une très petite partie du corps. De nombreux chercheurs pensent que les doses de polonium-210 sont à l’origine de l’incidence élevée du cancer du poumon chez les fumeurs.

Rappelons que le plomb 210 et le polonium 210 sont des noyaux fils du radon 222. Le radon-222 est un gaz produit par la désintégration du radium-226. Les deux font partie de la série de l’uranium naturel . Étant donné que l’ uranium se trouve dans le sol à travers le monde à des concentrations variables, la dose du radon gazeux varie également à travers le monde. Le radon-222 est l’isotope le plus important et le plus stable du radon. Il a une demi-vie de seulement 3,8 jours , ce qui fait du radon l’un des éléments les plus rares car il se désintègre si rapidement. Une source importante de rayonnement naturel est le radon, qui s’infiltre en continu du substratum rocheux mais qui, en raison de sa densité élevée, s’accumule au sol. Le fait que le radon est du gazjoue un rôle crucial dans la propagation de tous ses noyaux filles. À mesure que le radon-222 se désintègre en plomb-210, le plomb-210 peut être attaché à la poussière des particules d’humidité et peut être collé aux feuilles de tabac. Lorsque ces particules sont concentrées en fumant et inhalées sous forme de fumée, une partie du plomb 210 est retenue par l’organisme. Étant donné que le plomb-210 est un faible émetteur bêta, il ne provoque pas de doses importantes, contrairement au polonium-210.

Voir aussi: Radon – Effets sur la santé

Le polonium-210 , le produit de désintégration du plomb-210, émet une particule alpha de 5,3 MeV , qui fournit la plupart de la dose équivalente . Les particules alpha , qui appartiennent à un rayonnement à LET élevé , sont assez massives et portent une double charge positive, elles ont donc tendance à parcourir une courte distance et à ne pas pénétrer très loin dans les tissus, voire pas du tout. Cependant, les particules alpha déposeront leur énergie sur un volume plus petit (éventuellement seulement quelques cellules si elles pénètrent dans un corps) et causeront plus de dommages à ces quelques cellules (plus de 80% de l’énergie absorbée par le radon est due aux particules alpha). Par conséquent, le facteur de pondération du rayonnement pour le rayonnement alpha est égal à 20 . Unela dose absorbée de 1 mGy par les particules alpha conduira à une dose équivalente de 20 mSv.

Référence spéciale: sources et effets des rayonnements ionisants, annexe B. UNSCEAR. New York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Retombées nucléaires – Doses de rayonnement

En général, les retombées nucléaires sont les matières radioactives résiduelles d’une explosion nucléaire qui «tombent» du ciel après une explosion atmosphérique.  Les retombées peuvent également faire référence à des accidents de réacteur nucléaire, bien qu’un réacteur nucléaire n’explose pas comme une arme nucléaire. La signature isotopique des retombées de l’explosion nucléaire est très différente des retombées d’un grave accident de réacteur de puissance.

En cas de doses de rayonnement dues aux retombées, nous considérons les matières radioactives résiduelles issues d’essais nucléaires (et non d’accidents de réacteurs) qui ont été réalisées notamment au cours des deux périodes de 1954 à 1958 et de 1961 à 1962. Selon l’UNSCEAR, environ 502 essais atmosphériques , avec un rendement total de fission et de fusion de 440 Mt, ont été conduits.

Référence spéciale: sources et effets des rayonnements ionisants, annexe B. UNSCEAR. New York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Les retombées d’un essai nucléaire sont constituées de fragments de fission et de produits d’activation neutronique. Lorsqu’une explosion se produit au sol ou dans l’atmosphère près du sol, de grandes quantités de produits d’activation se forment également à partir de matériaux de surface. Les retombées sont particulièrement importantes au voisinage du site d’essai, car les particules plus grosses et la plupart des débris atterrissent sur le sol ( retombées locales ). Mais des particules plus petites peuvent rester en altitude dans la haute atmosphère pendant des années. Ces particules peuvent donc être distribuées de manière presque uniforme dans le monde et contribuer aux soi-disant retombées mondiales . Des doses équivalentes de retombées mondiales ont chuté d’environ 130 mSv / an en 1963 à environ10 μSv / an ces dernières années.

Expositions aux rayonnements provenant de la production d’électricité

Dans ce chapitre, nous aimerions discuter d’un fait très intéressant. Il est généralement connu que l’utilisation croissante de l’énergie nucléaire et de la production d’électricité à l’ aide de réacteurs nucléaires entraînera une dose de rayonnement faible mais croissante pour le grand public. Mais cela n’est pas généralement connu, la production d’électricité à partir du charbon crée également des expositions supplémentaires et, ce qui est plus intéressant, bien que les niveaux d’exposition soient très faibles, le cycle du charbon contribue à plus de la moitié de la dose totale de rayonnement à la population mondiale à partir de la production d’électricité. Le cycle du combustible nucléaire y  contribue pour moins d’un cinquième. La dose collective, qui sont définies comme la somme de toutes les doses efficaces individuelles dans un groupe de personnes au cours de la période ou pendant l’opération considérée en raison des rayonnements ionisants, est:

• 670-1400 homme Sv pour le cycle du charbon, en fonction de l’âge de la centrale,
• 130 hommes Sv pour le cycle du combustible nucléaire,
• 5-160 hommes Sv pour l’énergie géothermique,
• 55 hommes Sv pour le gaz naturel
• 0,03 homme Sv pour l’huile

Oui, ces résultats doivent être considérés du point de vue de la part de chaque technologie dans la production mondiale d’électricité. Étant donné que 40% de l’énergie mondiale a été produite par le cycle du charbon en 2010 et 13% par le nucléaire, la dose collective normalisée sera à peu près la même:

• 0,7 – 1,4 homme Sv / GW.a (homme sievert par gigawatt-an) pour le cycle du charbon
• 0,43 homme Sv / GW.a (homme sievert par gigawatt-an) pour le cycle du combustible nucléaire

Référence spéciale: Sources et effets des rayonnements ionisants, UNSCEAR 2016 – Annexe B. New York, 2017. ISBN: 978-92-1-142316-7.

Les doses ci-dessus sont liées à l’exposition du public. Si l’on considère l’exposition professionnelle, en ce qui concerne l’extraction des métaux des terres rares nécessaires à la construction, la dose collective de loin la plus importante pour les travailleurs par unité d’électricité produite évaluée par l’UNSCEAR provenait de l’énergie solaire , suivie de l’énergie éolienne . Pour l’énergie solaire, la dose collective professionnelle normalisée à l’énergie est un facteur quarante et quatre-vingt plus élevé que pour le cycle du combustible nucléaire et le cycle du charbon, respectivement.

Notez que la dose efficace collective est souvent utilisée pour estimer les effets totaux sur la santé, mais selon la CIPR, cela devrait être évité (voir plus: Dose collective ).