Dosimétrie Ch. Bochu DEUST 2017

Exposition moyenne en France Radon 43 %

Exposition au Radon

Exposition moyenne en France Rayonnement terrestre 15 % Rayonnement cosmique 9 % Radon 43 % Alimentation 40K – 14C 6 % Exposition médicale 24 % Industrie, essais nucléaires 3 %

Rayons X : Radiographie, Scanner Exposition médicale Rayons X : Radiographie, Scanner Rayons g : Scintigraphie Radiothérapie Curiethérapie : source appliquée sur la tumeur Radiothérapie métabolique : administration d'un radioélément Ex : ingestion d’iode-131, fixation dans la thyroïde

Effet des rayonnements Ionisation Arrache des e-, ions chimiquement actifs Altère les parois des cellules Altère l’ADN des cellules L’ionisation de l’eau altère la structure tridimensionnelle des molécules Mort de la cellule Mutation

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Distance Ecran Pourcentage reçu par l’organisme Temps Energie du rayonnement Absorption par l’organisme Efficacité du rayonnement

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Activité : Becquerel (Bq) = dés.s-1 = nombre de rayons par s - Unité très petite : échelle atomique - Unité plus adaptée (?) : le curie 1 Ci = 37 GBq - Ne tient pas compte de la nature du rayonnement - Ne tient pas compte de l’énergie du rayonnement - Ne tient pas compte des effets sur l’organisme

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Activité : Exemples : - Corps humain : 8 000 Bq = 2,2 µCi - Gaz rares (Fukushima) : 6 550. 1015 Bq = 1,8 GCi

Facteurs jouant sur l’irradiation Distance Inversement proportionnel à d2 Ecran I = I0 . e-µ.x

Facteurs jouant sur l’irradiation Pourcentage reçu par l’organisme Externe Interne Distance Ingestion Durée Inhalation Puissance source

Facteurs jouant sur l’irradiation Exposition externe : Essentiellement gamma et X Exposition interne Fixation dans les tissus et les organes Exposition par contact Brûlures

Facteurs jouant sur l’irradiation Temps Les éléments disparaissent par désintégration Période Physique TPhys Mais ils sont aussi éliminés par l’organisme Période Biologique TBio Période Effective TEff 1 TEff TPhys TBio = + A = A0 . e -leff.t

Facteurs jouant sur l’irradiation Energie du rayonnement Dépend de la réaction Dépend de l’activité Energie totale ETotale = ERéaction . A

Facteurs jouant sur l’irradiation Absorption par l’organisme Dose absorbée Dépend de la masse (organisme ou organe) DR,T = E M J.kg-1 = Gray (Gy)

Facteurs jouant sur l’irradiation Dose équivalente Dépend du rayonnement H = WR . DR,T J.kg-1 = Sievert (Sv)

Facteurs jouant sur l’irradiation Dose efficace Dépend des effets sur les organes E = WT . H = WT . WR . DR,T J.kg-1 = Sievert (Sv) Total = 1

Effets sur l’homme 0 à 0,25 Gy 0,25 à 1 Gy 1 à 1,25 Gy 1,25 à 5 Gy Pas d’effets pathologiques identifiés Quelques nausées. Légère baisse du nombre de globules blancs Vomissements. Modification nette de la formule sanguine Dose mortelle à 50%. Hospitalisation obligatoire Décès quasi-certain

Effets sur l’homme Faible exposition Forte exposition Perte des cheveux et des poils Œdèmes cérébraux Destruction de la moelle osseuse Cancers du poumon Troubles vasculaires Brulures de la peau Incidence sur les cellules reproductives Effondrement du système immunitaire Destructions des globules blancs et rouges

Normes de radioprotection Exposition naturelle moyenne : 3,5 mSv/an Commission Internationale de Protection Radiologique Dose efficace (corps entier) Population Recommandation Public 1 mSv/an Travailleurs professionnellement exposés 50 mSv/an 100 mSv en 5 ans

Exemple On administre de l’iode-131 radioactif (10 ng) à un patient pour traiter un cancer de la thyroïde. L’iode se fixe complètement sur la thyroïde dont la masse est de 30 g. L’iode est un émetteur b- dont la période est de 8 jours. L’énergie de la réaction est de 0,97 MeV. Quelle est la dose efficace pendant une heure ?

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Quantité de rayonnement Distance Ecran Pourcentage reçu par l’organisme Temps Energie du rayonnement Absorption par l’organisme Efficacité du rayonnement

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement 10 ng de 131I - émetteur b- - 0,97 MeV - T = 8 j A = l . N Ln 2 8 . 24 . 3600 10 . 10-9 A = . . 6,022 . 1023 131 A = 4,6 . 107 Bq

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Quantité de rayonnement Distance Distance Ecran Ecran Pourcentage reçu par l’organisme Pourcentage reçu par l’organisme Temps Temps Energie du rayonnement Absorption par l’organisme Efficacité du rayonnement

Facteurs jouant sur l’irradiation Temps 10 ng de 131I - émetteur b- - 0,97 MeV - T = 8 j A = 4,6 . 107 Bq Temps d’exposition 1 heure A = 4,6 . 107 . 3600 A = 1,7 . 1011 dés .h-1

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Quantité de rayonnement Distance Distance Ecran Ecran Pourcentage reçu par l’organisme Pourcentage reçu par l’organisme Temps Temps Energie du rayonnement Energie du rayonnement Absorption par l’organisme Efficacité du rayonnement

Facteurs jouant sur l’irradiation Energie du rayonnement 10 ng de 131I - émetteur b- - 0,97 MeV - T = 8 j A = 1,7 . 1011 dés.h-1 E = 1,7 . 1011 . 0,97 . 106 . 1,6 . 10-19 E = 25,8 mJ.h-1

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Quantité de rayonnement Distance Distance Ecran Ecran Pourcentage reçu par l’organisme Pourcentage reçu par l’organisme Temps Temps Energie du rayonnement Energie du rayonnement Absorption par l’organisme Absorption par l’organisme Efficacité du rayonnement

Facteurs jouant sur l’irradiation Absorption par l’organisme 10 ng de 131I - émetteur b- - 0,97 MeV - T = 8 j Ereçue = 25,8 mJ.h-1 Masse de la thyroïde = 30 g Dose absorbée DR,T = Ereçue / M DR,T = 25,8 . 10-3 / 30 . 10-3 DR,T = 0,86 J.kg-1.h-1 = 0,86 Gy.h-1

Facteurs jouant sur l’irradiation Quantité de rayonnement Quantité de rayonnement Distance Distance Ecran Ecran Pourcentage reçu par l’organisme Pourcentage reçu par l’organisme Temps Temps Energie du rayonnement Energie du rayonnement Absorption par l’organisme Absorption par l’organisme Efficacité du rayonnement Efficacité du rayonnement

Facteurs jouant sur l’irradiation Efficacité du rayonnement 10 ng de 131I - émetteur b- - 0,97 MeV - T = 8 j DR,T = 8,6 Gy.h-1 WR = 1 WT = 0,04 Eefficace = 0,86 . 1 . 0,04 Eefficace = 0,034 Sievert.h-1 = 34 mSv.h-1