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Escapade dans les pays «chauds» La radio-protection au LLR Vincent Boudry.

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1 Escapade dans les pays «chauds» La radio-protection au LLR Vincent Boudry

2 au LLR2/51 Itinéraire... Guide du pays ▶ Utilisations ▶ Les sources ▶ Les unités ▶ Les effets Radio-Protection (sortez couverts) ▶ Législation ▶ Règles de sécurité ▶ Papiers à signer

3 au LLR3/51 Utilisations Énergie nucléaire (fission provoquée ; générateur thermoélectrique) Militaire ▶ Armement ▶ Spécial (traçage, empoisonnement, ???...) Médical ▶ Traitement (ciblage, irradiation Cobalt, protonthérapie) ▶ Imagerie ◆ Gammagraphie ◆ Tomographie par Émission de Positrons Ionisation ▶ Aliments ▶ Paratonnerres (au 226 Ra ) Marqueurs ▶ Fonderie, archéologie, oenologie, biomédical

4 au LLR4/51 Utilisation (suite) Datation ▶ 14 C, U/Th, Imagerie par Gammagraphie ▶ Construction (piles de ponts, fondation), Aéronautique Mesure ▶ Géologie (retro-diffusion de X ou n), Métallurgie, Climatologique (Rapports d'isotopes), Fluorescence X (peinture au Pb, art,...), Chromatographie en φ gazeuse ● (capture d'e-, src de 3H ou 63Ni → 0.1pg de composé halogéné) ▶ Semi-conducteur (injection de positrons) Détecteurs ▶ de fumée (interdit > 2007?) ▶ de niveau Physique fondamentale ▶ Calibration, Phys. du neutrino, Béta beams,...

5 au LLR5/51 Les rayonnements ionisants Les sources ▶ Rayonnement cosmique ▶ Radio-isotopes naturels & artificiels ◆ α ◆ ß± ◆ γ (→X) ▶ Accélérateurs, Lasers/Plasma Isotope: Variante d'un élément dont le nombre de neutron varie Ex: 12 C, 13 C, 14 C 1 H, 2 H (deutérium), 3 H (Tritium) 235 U, 238 U Radio-isotope: Isotope radioactif Isotope: Variante d'un élément dont le nombre de neutron varie Ex: 12 C, 13 C, 14 C 1 H, 2 H (deutérium), 3 H (Tritium) 235 U, 238 U Radio-isotope: Isotope radioactif α: noyau d'Hélium (2n, 2p) ß-: électron ß+: positron γ: photons du noyau X:photons du cortège α: noyau d'Hélium (2n, 2p) ß-: électron ß+: positron γ: photons du noyau X:photons du cortège

6 au LLR6/51 Le Rayonnement cosmique ▶ Origine extra-solaire ◆ anti-corrélation avec activité solaire ▶ une des principale source naturelle ◆ plus élevé en altitude ◆ ➔ Voyages system.org/http://www.sievert- system.org/ ▶ renouvellement d'isotopes naturels ➔ Carbone 14, Hélium 3, Béryllium 7

7 au LLR7/51 ß- β+/EC α Stable Proton Fission spontanée Le monde des isotopes Neutrons (A-Z) Protons (Z) Base de donnée en ligne isotopes référencés: (mars 2011)

8 au LLR8/51 Le monde des isotopes Neutrons Protons Temps de ½ vie: N = N 0 / 2 t/T 1 s 1 a 1000 a

9 au LLR9/51 Quelques individus célèbres V Section du PDG « commonly used radioactive sources »

10 au LLR10/51 La radioactivité «fossile» Rayonnement d'origine de la terre (resp. chauffage interne) 238 U 4,5 milliards d’années 232 Th 14 milliards d’années 40 K 1,3 milliard d’années Activité moyenne de la croûte terrestre: 1800Bq/kg

11 au LLR11/51 Unités physiques Activité: ▶ 1 Bq (Becquerel) = 1 désint γ /s ◆ 1 Bq ≠ Nb de rayonnements Ex 60 Co → 60 Ni* + ß ; 60 Ni* → 60 Ni + 2 γ ▶ Ancienne Unité: Curie Dose absorbée = énergie déposée ▶ 1 Gy (Gray) = 1 J / kg Ancienne unité : 1 Ci (Curie): Radioactivité d'1g de Radium  37 Gbq Ancienne unité : 1 Ci (Curie): Radioactivité d'1g de Radium  37 Gbq

12 au LLR12/51 Tour d'horizon Eau de pluie 0,3 à 1 Bq/l Eau de rivière 0,07 Bq/l ( 226 Ra et descendants) 0,07 Bq/l ( 40 K) 11 Bq/l ( 3 H) Eau de mer14 Bq/l ( 40 K essentiellement) Eau minérale 1 à 2 Bq/l ( 226 Ra, 222 Rn) Sol sédimentaire 400 Bq/kg Sol granitique 8000 Bq/kg Briques600 à 1200 Bq/kg Poisson100 Bq/kg Pomme de terre 150 Bq/kg Huile de table180 Bq/kg Lait80 Bq/l dont 50 dus au 40 K

13 au LLR13/51 Le voyage intérieur Un homme d'environ 75 kg aura une activité moyenne de Bq dont : ▶ Bq de potassium 40 ( 40 K), ▶ Bq de Plomb 210 ( 210 Pb), de Bismuth 210 ( 210 Bi) et de Polonium 210 ( 210 Po) ▶ Bq de radioéléments divers : radium 226, uranium 238, thorium 230 et 232, rubidium 87, béryllium 7, carbone 14, …

14 au LLR14/51 Effets Biologiques Sensibilité des tissus: ▶ Réparations ◆ si pas trop abîmes ◆ si possible ▶ Mort de la cellule 5 µm γ n ionisation ↳ Radicaux libres ↳ Dégâts ➔ ADN Cellules en cours de division → Sanguines / intestin / estomac → Cancéreuses embryon / enfants Schématiquement

15 au LLR15/51 Quantités radiologiques Dose Équivalente ou Dose Efficace 1 Sv (Sievert) = 1 Gy × facteur physiologique Dose équivalente: H = D × W R ▶ ß, γ, μ : 1 ▶ protons: 5 ▶ neutrons:5–20 ▶ α, ions: 20 Ancienne unité : 1 rem: Röntgen equivalent man  10 mSv Ancienne unité : 1 rem: Röntgen equivalent man  10 mSv pondération radiologique ➔ type & énergie du rayt

16 au LLR16/51 Calculs de dose Dose efficace: Période biologique (en cas d'ingestion/ inhalation) pondération tissulaire ➔ sensibilité des organes ➔ Période effective dans le corps en cas d'ingestion/inhalation ➔ à combiner à la période du RE

17 au LLR17/51 Radio-activité naturelle Cosmique (externe) : 0,36 mSv/a Voyage avion: Tellurique (externe) : 0,44 mSv/a ▶ 238 U, 40 K, 232 Th ▶ Région (Bretagne, Kerala,...) ▶ Maison: ◆ Rayt gamma ● < µSv/h dans 50% des logements ● > 0.1 µSv/h dans 5% (Obs. de la Qualité de l'air intérieur Interne : 1,6 mSv/a Valeur moyenne en France : 2,4 mSv/a (1 — 6 mSv/a) Dans le monde: 1 — 70 mSv/an

18 au LLR18/51 C'est arrivé près de chez vous... ~70nSv/h aux Ulis

19 au LLR19/51 Tchernobyl Page de l'IRSN sur Tchernobyl ( ⊃ Video)

20 au LLR20/51 Dose artificielle Sources d'irradiation artificielle France Planète médicale 1 0,4 à 1 industrielle 0,05 0,012 centrales nucléaires 0,01 0,0002 retombées d'essais nucléaires 0,01 0,01 TOTAL 1,07 mSv/a 0,42 – 1 mSv/a Plus les irradiations « volontaires »: cigarette ⊃ 210 Po et 210 Pb: 10 pico-Bq/paquet (source) ~ 1μSv/cig → 80 mSv/an sur 250 cm³source montres au tritium... cures thermales...

21 au LLR21/51 Exposition médicale Moyenne sur l'ensemble de la population1 mSv/an ExamenDose / mSv RadiographieThoracique 0,7 Crâne 2 Abdomen 3 Scannerabdominal 5–6 Crâne 1.5 Corps entier ~10 Radio dentaire (20 clichés) 0,36 Scintigraphie (qq 100 Mbq de 99m Tc)thyroïdienne: 0,2 osseuse: 6 myocarde: 23 Traitements hyperthyroïdie1 Sv Traitements cancer10 à 100 Sv

22 au LLR22/51 Répartition des doses

23 au LLR23/51

24 au LLR24/51 Statistique x x effets stochastiques somatiques --x effets stochastiques héréditaires --x effet nul sur l 'organisme Cellule réparée Cellule mutée effets déterministes Mort immédiate ou différée --x x x x x x Dans le modèle lineaire sans seuil (CIPR) : Risque de cancer (∫ la vie) ~ + 4,8% / Sv Risque de cancer « autres » (en Europe) ~ 30% Risque génétique ~ 0.8% / Sv # Cancer poumon vs Expo radon ⇒

25 au LLR25/51 NiveauDose en une exposition 1000 mSv Limite des effets déterministes : apparition de la fièvre des radiations.fièvre des radiations 100 mSvmSvLimite de l'effet statistiquement observable des excès de cancers sur les victimes de Hiroshima et Nagasaki.Hiroshima et Nagasaki Les systèmes de réparation de l’ADN des cellules sont activés à des doses comprises entre 10 et 100 mSv. 10 mSvmSvEn dessous du seuil de 2 cGy on ne détecte plus d'augmentation de la fréquence d’aberrations chromosomiques.aberrations chromosomiques Un scanner coronarien de dix coupes ~15 mSv; abdominal ~12 mSv. Les 0,5 million d'habitants des zones faiblement contaminées aux alentours de Tchernobyl recevront une dose cumulée sur 70 ans de l'ordre de 14 mSv. 1 mSv 1000 µSvmSv µSv Une exposition de l’ensemble de l’organisme à 1 mGy entraîne, en moyenne, la traversée de chaque cellule par un électron. Scintigraphie osseuse ~ 4 mSv ; thyroïdienne ~ 2 mSv. 100 µSvµSvUne radiographie des poumons entraîne une dose de 0,3 mSv à 1 mSv. Une radiographie dentaire correspond à une dose de 0,2 mSv. L'exposition moyenne due aux retombées des essais nucléaires atmosphériques a atteint un pic en 1963 avec 0,15 mSv. 10 µSvµSvUn voyage Paris-New York aller et retour : 0,06 mSv 1 µSvµSvUne cigarette ~7,3 µSv par cigarette (en + des goudrons cancérigènes).

26 au LLR26/51 Les effets immédiat d'une irradiation forte Les effets dépendent de la rapidité du dépôt: ➔ Wikipedia: Syndrome d'irradiation aiguë (excellent article incluant un historique des accidents d'irradiations)Wikipedia: Syndrome d'irradiation aiguë

27 au LLR27/51 La radio-protection Justification de l’utilisation des RI: toute activité humaine susceptible d'entraîner une exposition aux RI doit être justifiée par les avantages qu'elle procure pour la société ( bénéfices > inconvénients ) Limitation des doses individuelles les limites sont choisies suffisamment basses pour qu’aucun effet déterministe n 'apparaisse, et que la probabilité d'effets stochastiques soit « tolérable ou acceptable » ALARA Optimisation de la radioprotection : ALARA l'exposition des individus et des populations doit être maintenue au niveau le plus bas que l‘on puisse atteindre compte tenu des facteurs CIPR CIPR Commission Internationale de Protection Radiologique Origine: Radiologistes : publie rapport n°60  nouvelles recommandations  directive de l’Union Européenne  transposée dans les législations nationales

28 au LLR28/51 Limites de doses Travailleurs exposés 20 mSv/an (dose efficace) Peau500 mSv (dose équivalente) Cristallin150 mSv (dose équivalente) Femmes enceintes 1 mSv efficace sur l’enfant Public 1 mSv (~ 〈 dose méd. 〉 ) Peau50 mSv Cristallin15 mSv probabilité de décès de 5 pour 1 million

29 au LLR29/51 Profondeur de références Corps entierDose efficace10 mmTrès pénétrants Œil Dose équivalente au cristallin 3 mmPénétrants Peau et extrémités Dose équivalente à la peau 0,07 mmPeu pénétrants Contrôle radiologique Grandeur d’influence Profondeur de référence (d) Rayonnements

30 au LLR30/51 Mise en place Législation: ▶ Le chef d'établissement est responsable de la sécurité ▶ aidé par la Personne Radio-Compétente (PCR) ➔ Définition de zone de travail ➔ Contrôles d'ambiance ▶ PCR ➔ travail technique ◆ délimitation des zones (panneaux) ◆ contrôles d'ambiance (2 fois par ans) ◆ contrôle des équipements (2 fois par an) Contrôle externe par Org. agréé 1 fois par an }

31 au LLR31/51 Définition de zones Dans des conditions normales de travail (1607h/an) ▶ Une zone surveillée si E > 1 mSv/an ▶ Une zone contrôlée si E ≥ 6 mSv/an Limites officielles Rem: Elles peuvent être temporaires

32 au LLR32/51 Zone « locales » Au labo

33 au LLR33/51 Les rayonnements dans la matière ➔ Blindage en alu/plexi pour les sources ß ➔ avec un support

34 au LLR34/51 Règles de sécurité Affichées dans les zones de travail 3 points: 1) ON NE MODIFIE PAS LES SOURCES 1) Emballage, labels,... 2) ON ÉVITER DE S'EXPOSER 1) Éloignement des zones actives (doigts!!!) 2) Port de protection (gants) 3) Pas de consommation (solide, liquide, gazeuse) ou maquillage 4) Pas de travail avec une plaie ouverte 3) EN CAS DE PROBLÈME (BRIS, CHUTE, PERTE) 1) Se protéger ➔ Isoler la source / sortir & condamner la salle 2) On prévient immédiatement ➔ PCR, ACMO, Pompier, Collègues SANS s'éloigner (dissémination)

35 au LLR35/51 Quelques sources scellées

36 au LLR36/51 La dosimétrie Le port d'un dosimètre est obligatoire pour les personnes travaillant avec des sources ▶ Passive: mesure a posteriori ◆ Dosifilms de période 1 (<20mSv/an) → 3 mois (<6mSv/an) ◆ sensibilité (actuelle): 0.2 mSv (bruit) ◆ Le dosimètre passif est individuel et nominatif, ◆ Il est obligatoirement porté à hauteur de la poitrine En cas d’impossibilité, à la ceinture, ◆ En cas de port de tenue de protection individuelle, notamment les tabliers de plomb, le dosimètre se porte sous la protection. ◆ Nécessite 1 dosimètre témoin ▶ Opérationnelle: ~instantanée ◆ Appareils électroniques ◆ ➔ avenir

37 au LLR37/51 Dosifilm Pastille de plomb  Matière plastique (300 mg.cm - ²)  5 mm Aluminium  0,2 mm Aluminium + 1,3 mm Cuivre  0,6 mm Cuivre  0,34 mm Cadmium mm Etain + 0,4 mm Plomb  1 mm Etain + 0,4 mm Plomb  Sans écran (face avant) Film photographique

38 au LLR38/51 Conditions de port Lors du travail avec une source Lors du travail auprès d'un accélérateur ▶ si installation étrangère: prendre son dosimètre avec (sinon ➔ demande de relevé) Quand ne pas le porter: ▶ hors du travail (expo professionnelle seulement!) Rangement: ▶ à l'abri de la chaleur / humidité / source (!)

39 au LLR39/51 Relevés de dose National ▶ ➔ Système SISERI centralisé par l'IRSN ▶ Copie au Médecin du travail (pas au labo) ◆ Apprécie les écarts et les circonstances ▶ Relevé individuel annuel

40 au LLR40/51 Autour du labo Saclay ➔ Réacteur expérimental École Polytechnique ▶ Chimie ◆ DCPH ◆ (DCMR) ▶ Bio ◆ BIOC ◆ ICSN ▶ Physique ◆ LSI (Solides Irradiés): accélérateur ◆ PMC (mat. condensée) ◆ LULI (laser intenses) ◆ LOA (laser intenses) ◆ LPTP (Plasmas) ◆ LLR (sources)

41 au LLR41/51 Au labo ▶ 4 sources ◆ 228 Th (α: 3.9 kBq), 90 Sr (ß: 5.7 kBq, 325 kBq, 37 MBq) ◆ Utilisations ● CNAO, Harpo → Calibration ▶ Locaux ◆ Stockage à la cave (onduleur) ◆ Pièces de test (électronique & atelier) ▶ Mouvement ➔ Cahier ▶ Nouvelle utilisation ➔ PCR: ◆ Disposition & analyse du poste de travail ◆ Signalisation ◆ Commandes > 6 mois!

42 au LLR42/51 Retour... ▶ Informez vous! ◆ Base de donnée nucléïdes: Nudat2, ◆ Culture générale: ● ● Wikipedia: ● Effets biologiques aigus: ◆ Calculs de doses: ● Annuelle aux États-Unis:http://www.ans.org/pi/resources/dosechart/http://www.ans.org/pi/resources/dosechart/ ● Doses cosmiques en avion: ◆ Radio-protection: ● Site INRS: ● Site de ANS (Autorité de Sureté Nucléaire): ◆ mon bureau...

43 au LLR43/51 Japon Hier (21/03) : 2,6 millisieverts par heure à 500 mètres du réacteur 3, le plus radioactif. ▶ Au pire moment : la semaine dernière 400mSv/h à coté d'un des réacteurs. Mesures au KEK : Normal ~ 0.07 – 0.09 μSv/h

44 au LLR44/51 Matériel supplémentaire

45 au LLR45/51 Statistique mortalité par cancer CauseMondeen années perdues (*AF sub-Sah.) Franceen années perdues Tous cancer10%6% (2%*) 28% ➚➚ (1% <35ans) (H/F ~ 2.2/1) 1 19% Maladies infectieuses & parasitaires 35%45% (71%*) 7%10% Cardio-vasculaire24%33% Accidents 9% Grossesses 1% 1) Essentiellement à cause du tabac Âge<15 ans35-64 ans Cancer10%42% Cardio-vasculaire18% Accidents50%

46 au LLR46/51 Radiométrie 14 C calibration rapport moyen 14 C / 12 C de 1,2× Variation anthropique énergie fossile

47 au LLR47/51 Paratonnerres radioactifs 226 Ra ou 241 Am ▶ type mCi = 37 MBq Perte de l'information Entreposage sauvage

48 au LLR48/51 Apport à l'environnement Étude de l'AIEA de 1980 (?) Lien Radioéléments naturels et artificiels dans l'atmosphère de la planète (pdf)Radioéléments naturels et artificiels dans l'atmosphère de la planète (pdf)

49 au LLR49/51 Autres Détecteurs de fumée (dit «ioniques») ▶ 241 Am (T ½ =432 a) ~ 0,2μg ⇒ ~18kBq ▶ Danger « uniquement » en cas d'inhalation (α ⇥ peau, non assimilable par digestion) ▶ Recensement ASN ( ⊃ Projet d'arrêté de retrait, mars 2010) : en France sur sites. ▶ interdiction 2007; élimination en 2015 (décret du 7 novembre 2007) Fontaines au Radium

50 au LLR50/51 facteur de dosoe de l'iode 131

51 au LLR51/51 Autres Détecteurs de fumée (dit «ioniques») ▶ 241 Am (T ½ =432 a) ~ 0,2μg ⇒ ~18kBq ▶ Danger « uniquement » en cas d'inhalation (α ⇥ peau, non assimilable par digestion) ▶ Recensement ASN ( ⊃ Projet d'arrêté de retrait, mars 2010) : en France sur sites. ▶ interdiction 2007; élimination en 2015 (décret du 7 novembre 2007) Fontaines au Radium


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