IRRADIATEURS Sûreté des irradiateurs

IRRADIATEURS Sûreté des irradiateurs
Jours 6 – Cours 2

Objectif Concevoir des irradiateurs industriels et de recherche sûrs.
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Contenu Prescriptions relatives à la conception des sources, à leur lieu de stockage, aux appareils de mesures et au dimensionnement des installations; Prescriptions relatives au dimensionnement des systèmes de verrouillage, de contrôle, de la ventilation et aux caractéristiques du lieu de manipulation et de la signalisation; Prescriptions pour le dimensionnement des accélérateurs, le test, la maintenance, le montage et le démontage; Prescriptions pour la sécurité des sources radioactives.

Catégorie d’irradiateurs
Sûreté des sources et des installations Conception des sources scellées (sources gamma) Les sources scellées utilisées dans les irradiateurs gamma doivent être conformes à la norme ISO 2919. Catégorie d’irradiateurs Classification de la source I 43323 II 53424 III IV [IAEA Safety Series ]

Sûreté des sources et des installations (suite)
Le titulaire de la licence doit prendre en compte les risques liés à l’utilisation d’une source radioactive scellée (incendie, explosion, corrosion…) Les conséquences liées à la perte d’intégrité d’une source diffèrent en fonction de : La quantité de matière radioactive dans la source; La radiotoxicité et la solubilité de la matière; La forme physique et chimique; L’environnement d’utilisation de la source.

Prescriptions particulières relatives au stockage sous eau Le titulaire de la licence doit s’assurer que les caractéristiques de la sources sont compatibles avec un stockage en piscine (corrosion…)

Certification et autres documents Le titulaire doit conserver les documents relatifs à la source scellée et en particulier : Le modèle, l’identification / numéro de série; Radionucléide, activité et date; Certification de forme spéciale; Classification ISO; Certificat d’étanchéité; Certification de test de contamination.

Conception des appareils – Container de source et support La source scellée doit être fixée dans un container et sur un support afin qu’elle ne puisse pas être délogée. Le positionnement et la mise en position de repos de la source doivent pouvoir se faire depuis l’extérieur de la pièce d’irradiation. La défaillance du container ou bien du support de la source doivent avoir été pris en compte dès la conception afin que ces situations ne provoquent pas de dommages.

Protection de la source La source doit être équipée de dispositions mécaniques de protection afin qu’elle ne soit pas abîmée au cours de son utilisation; Les systèmes de positionnement des produits ne doivent pas permettre un contact direct entre la source et les produits. Ainsi, il est nécessaire de mettre en place des enceintes de protection, des barres de guidage ou des guidages au sol afin de garantir le bon positionnement du produit.

Positionnement de la source et systèmes de verrouillage En cas de défaillance quelconque, la source doit être mise en position de sécurité automatiquement. Si cela n’est pas possible, un système doit interdire l’accès au lieu d’irradiation et des alarmes visibles et audibles doivent se déclencher. Les alarmes doivent être situées dans la pièce d’irradiation et à l’extérieur.

Système de contrôle des produits Un système de détection équipé d’alarmes visuelles et sonores doit contrôler le cheminement des produits ainsi que la position de la source (qui peut être arrachée et emportée par un produit); Ce système de contrôle doit pouvoir être couplé à celui de l’irradiateur afin que la source soit automatiquement sécurisée en cas de mesure d’une activité anormale en sortie de chaîne.

Déconnection du mécanisme de positionnement de la source pour intervention Le moyen d’alimentation (électrique, pneumatique, hydraulique) utilisé pour positionner la source doit pouvoir être coupé afin de permettre une intervention sans courir le risque que la source ne soit exposée; La source doit pouvoir être isolée afin de pouvoir permettre une intervention sur l’appareil.

Irradiateurs dont la source est stockée sous eau
Équipements nécessaires Un système automatique doit contrôler le niveau de l’eau. Intégrité de la piscine La piscine doit être étanche et conçue de manière à contenir l’eau en toutes circonstances. Le container de transport de la source utilisé lors des transferts ne doit pas menacer l’intégrité de la piscine.

Irradiateurs dont la source est stockée sous eau (suite)
Composants de la piscine Tous les composants permanents de la piscine doivent être conçus pour résister à la corrosion afin de ne pas menacer l’intégrité de la source. Contrôle du niveau de l’eau – normal Les pertes d’eau -généralement par évaporation- doivent être automatiquement compensées, la quantité d’eau permettant le maintien d’une protection nécessaire.

Contrôle du niveau de l’eau – anormal (bas) Si le niveau de l’eau de la piscine est situé 30 cm en-dessous du niveau normal, les alarmes sonores et visibles du système de contrôle doivent être déclenchées. Caractéristiques de l’eau Pour réduire le risque de corrosion, la piscine doit être équipée d’un système de suivi des caractéristiques chimiques et biologiques de l’eau. Le niveau de conductance ne doit pas excéder 1000 µS m-2 (valeur normale de 10 µS m-2 ).

Refroidissement de l’eau La chaleur produite par les sources émettant des rayonnements gamma doit être compensée par un système de refroidissement de l’eau. Tuyauteries sous eau La tuyauterie servant au contrôle du niveau de la piscine et au suivi de la qualité de l’eau doit être équipée de siphons.

Protection et couverture de la piscine Une barrière physique telle que des rampes ou une couverture métallique, doit être installée pour éviter que le personnel ne tombe dans la piscine. Système de contrôle de la qualité de l’eau Un système de contrôle, couplé à une alarme sonore, doit être installé sur la colonne de dé-ionisation pour détecter une éventuelle fuite de la source. Il doit être relié au système de mesures de la radioactivité pour que la source retourne en position sûre et la circulation de l’eau stoppée.

Protection contre le feu En cas d’utilisation statique prolongée de la source ou de son blocage en dehors de son enceinte protégée de stockage, la chaleur générée peut déclencher une combustion. Des détecteurs de chaleur et de fumées couplés à des alarmes sonores doivent être installés; Le déclenchement de ces détecteurs doit provoquer la mise en position sûre de la source et la coupure des systèmes de ventilation; La pièce d’irradiation doit être équipée d’un système d’extinction de feu.

Coupure des alimentations électrique, pneumatique et hydraulique En cas de coupure des alimentations électrique, pneumatique et hydraulique, la source doit revenir automatiquement en position sécurisée et l’irradiateur coupé; Les systèmes de sûreté doivent rester opérationnels.

Positionnement des produits à irradier
Conception de la sûreté pour les irradiateurs gamma et électrons Positionnement des produits à irradier En cas de défaillances ou bien de problèmes de fonctionnement de ce système, la source doit être automatiquement mise en position sûre. 23

Conception de la sûreté pour les irradiateurs gamma et électrons (suite)
Protection L’exposition directe des opérateurs doit être limitée grâce à des dispositions de protection adaptées. Les caractéristiques de la protection sont définies en fonction des débits de doses limites imposés par la réglementation; Les études ayant servi à la définition des dispositions de protection doivent avoir été réalisées par un expert qualifié reconnu par l’Organisme de réglementation.

Protection Le dimensionnement doit prévoir des accès pour le personnel (chicanes) et des systèmes de bouchage des autres trouées. Lorsque la mise en place de telles dispositions est impossible, l’accès aux zones à fort débit de dose est limité. Des mesures doivent être prises pour veiller à ce que tous les chemins de rayonnement importantes ont été intégralement évalués et protégés par la conception, y compris ceux qui surviennent pendant le transit de la source de son bouclier à sa position de fonctionnement.

Accès à la source et aux systèmes de verrouillage L’accès aux installations est interdit tant que la source est en cours d’utilisation ou sous tension. Un système de verrouillage des accès doit être utilisé. Un système de verrouillage séquentiel peut être installé pour permettre l’accès aux personnes devant observer la salle d’irradiation ou bien l’irradiation des produits.

Verrouillage de la porte d’accès personnel La porte d’accès personnel doit être fermée et verrouillée avant le démarrage de l’irradiation; Le système de verrouillage de la porte fait partie intégrante du système général de contrôle. En cas d’accès dans la pièce d’irradiation, irradiateur en cours d’utilisation, l’irradiation sera stoppée automatiquement; La défaillance de ce système doit générer des alarmes visibles et sonores.

Verrouillage de la porte d’accès personnel L’ouverture de la porte d’accès doit provoquer le retour automatique de la source en position sûre et couper l’alimentation électrique des irradiateurs à faisceaux d’électrons. La porte d’accès doit toujours pouvoir être ouverte depuis l’intérieur de la pièce d’irradiation. De plus un système de contrôle des entrées dans la pièce doit être mis en place. Les opérateurs doivent savoir interpréter n’importe quelle alarme et agir en conséquence.

Système de verrouillage des entrées/sorties des produits Les entrées/sorties des produits ne doivent pas permettre l’accès du personnel dans la zone d’irradiation. Les accès doivent être verrouillés et l’irradiation arrêtée en cas de problème. Dispositions mobiles de protection Ces systèmes doivent être reliés au système général de contrôle afin que l’irradiation ne puisse se faire si un élément est manquant. Le système de verrouillage ne doit pas pouvoir être atteint depuis l’extérieur.

Les systèmes de mesures de la radioactivité avec alarmes : Doivent détecter les débits doses dans la zone d’irradiation; Sont reliés au système de verrouillage de la porte d’accès personnel, afin d’interdire l’accès en cas de mesure d’une activité anormale; Génèrent des alarmes visibles et sonores en cas de dépassement de seuils prédéfinis lorsque l’irradiation est terminée; S’ils sont inhibés, des procédures précises doivent être définies.

Les systèmes de mesures de la radioactivité avec alarmes :
Conception de la sûreté pour les irradiateurs gamma et électrons (suite) Les systèmes de mesures de la radioactivité avec alarmes : Doivent détecter les débits doses dans la zone d’irradiation; Sont reliés au système de verrouillage de la porte d’accès personnel, afin d’interdire l’accès en cas de mesure d’une activité anormale; Génèrent des alarmes visibles et sonores en cas de dépassement de seuils prédéfinis lorsque l’irradiation est terminée; 31

Les systèmes de mesures de la radioactivité avec alarmes (suite) :
Conception de la sûreté pour les irradiateurs gamma et électrons (suite) Les systèmes de mesures de la radioactivité avec alarmes (suite) : S’ils sont inhibés, des procédures précises doivent être définies. 32

Installations auto protégées. Irradiateurs contenant des sources gamma de catégories I et III; Irradiateurs à faisceaux d’électrons de catégorie I. L’irradiateur ne peut être utilisé tant que la protection n’est pas opérationnelle et les autres systèmes de sûreté actifs; Les protections mobiles doivent être fixées et verrouillées afin qu’elles ne puissent pas être déplacées; Un appareil de mesures doit être utilisé pour vérifier que les dispositions de protection sont efficaces.

Poste de commande Chaque irradiateur doit avoir un poste de commande général pour éviter des opérations non-autorisées. L’irradiation doit pouvoir être stoppée à tout moment. Clé d’accès Un système de clé d’accès doit être mis en place afin de s’assurer que l’installation fait l’objet d’utilisation exclusive. Elle doit permettre l’utilisation du poste de commande et l’accès à la zone d’irradiation.

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Système d’arrêt d’urgence En plus des autres dispositions, un système d’arrêt d’urgence, clairement identifié, doit permettre l’interruption rapide d’une irradiation à tout moment. Salle d’irradiation – Système d’arrêt d’urgence Un tel système doit également être installé à l’intérieur de la salle dans laquelle a lieu l’irradiation.

Salle d’irradiation – Système de suivi de la dosimétrie La salle dans laquelle a lieu l’irradiation doit être équipée d’un système de mesure de la dosimétrie couplé à un minuteur. Il doit générer des alarmes automatiques visibles et sonores pour les personnes entrées dans la salle. Le minuteur fait partie intégrante du système général de contrôle afin que l’irradiation ne puisse commencer qu’après l’initialisation du minutage.

Pièce d’irradiation – Sortie d’urgence ou protection Au cas où une personne aurait été enfermée dans la pièce d’irradiation par inadvertance : Sa sortie doit être possible par la porte d’accès habituelle. Elle doit pouvoir être ouverte depuis l’intérieur et déclencher une alarme; L’endroit dans la salle où les doses sont les moins importantes doit être signalé.

Caractéristiques géologiques du lieu d’implantation de l’irradiateur L’impact potentiel des caractéristiques géologiques du lieu d’implantation sur l’irradiateur doit être évalué et le dimensionnement de l’irradiateur adapté; Les risques de tassement, déformation ou d’effondrement doivent être pris en considération lors du choix du site d’implantation.

Caractéristiques géologiques du lieu d’implantation de l’irradiateur – Risque sismique Les irradiateurs implantés dans des zones à fort risque sismique* doivent être équipés de détecteurs sismiques provoquant la mise en position sûre automatique de la source. * Séismes d’accélérations supérieures à 0.3g Séisme de dimensionnement (DBE). Dans les zones sismiques, les dispositions de protection sont dimensionnées pour résister aux séismes de dimensionnement, basés sur le séisme maximum potentiel de la région.

Ventilation – Contrôle des gaz Des oxydes d’hydrogène et autres gaz dangereux sont produits par radiolyse. Le personnel doit être protégé et les concentrations limites dans l’air sont prescrites par les autorités compétentes. Les systèmes de ventilation créant une dépression sont généralement utilisés. Le flux d’air doit être suivi en continu afin de détecter toute situation anormale. Un mécanisme de verrouillage est également utilisé.

Signalisation et alarmes Elles doivent être clairement visibles au niveau de la porte d’accès personnel. Elles sont prescrites par l’Organisme de réglementation.

Indicateurs relatifs à l’utilisation de la source Les indicateurs relatifs au statut de la source sont situés au niveau du poste de commande et fournissent les informations suivantes : L’irradiation est terminée; L’irradiation est en cours; L’irradiation est en cours de préparation (source en transit…).

Signaux sonores Les signaux sonores relatifs à une situation anormale doivent être suffisamment forts et particuliers afin de capter l’attention du personnel situé dans la zone. Ils ne peuvent pas être confondus avec d’autres signaux.

Indicateurs de statut Etat Couleur Urgence (boutons d’arrêt ou lumières) Rouge Avertissement - Risques ou rouge Informations critiques (mauvais fonctionnement de l’irradiateur) Alerte (il ne s’agit pas d’une urgence, certains éléments doivent être surveillés) Jaune ou Orange Normal (L’irradiateur n’est pas utilisé ou fonctionne bien) Vert Information Bleu

Signalisation et étiquetage Les irradiateurs gamma de catégorie I doivent avoir une étiquette claire et visible identifiant les radionucléides, leur activité et date de fabrication. L’irradiateur doit avoir une signalisation conforme à la réglementation en vigueur. Sur l’irradiateur doivent figurer les informations suivantes : (a) Nom et adresse du fabricant; (b) Modèle et numéro de série de l’irradiateur; (c) Numéro l’autorisation si nécessaire et; (d) L’activité maximale de l’irradiateur.

Sûreté des irradiateurs à faisceaux d’électrons
Dimensionnement Doivent être équipés d’un système de coupure de l’accélérateur principal; Ce système ne doit pas endommager les autres composants de l’installation; Il doit permettre le fonctionnement des sous-systèmes permettant d’évaluer l’état de l’irradiateur; Il doit être clairement identifié et expliqué dans le manuel d’utilisation fourni par le fabricant.

Sûreté des irradiateurs à faisceaux d’électrons (suite)
Dimensionnement Système intégré de mesures Tous les paramètres devraient être suivis de manière continue pour détecter des situations anormales et faciliter les opérations de maintenance; Système de tests de l’irradiateur Des points stratégiques de tests au niveau du poste de commande doivent être définis pour permettre aux opérateurs et aux agents de maintenance de formuler des diagnostics sans avoir à démonter l’irradiateur ou inhiber les systèmes de protection.

Protection Les matériels exposés aux faisceaux d’électrons doivent avoir une densité basse afin de minimiser les rayonnements bremmstrahlung; Le dimensionnement doit être réalisé à partir de l’énergie et de la tension maximales, de l’élément exposé le plus lourd et de la nature des produits irradiés. Les conduits doivent être protégés avec du plomb ou de l’acier.

Paramètres d’utilisation Ils doivent être couplés au mécanisme de transport des produits. Installation et tests L’installation et les tests avant utilisation doivent être réalisés avec des paramètres d’utilisation maximum et avec des produits de tests aussi proches du faisceau qu’en conditions normales.

Sûreté pendant l’utilisation – Irradiateurs gamma
Tests et maintenance Les composants des systèmes de sûreté doivent être régulièrement testés conformément aux procédures fournies par le fabricant. Ces tests doivent être réalisés par des personnes qualifiés et compétentes et en présence du RPR. Les appareils de mesures portables doivent être calibrés avant leur première utilisation, après réparation et périodiquement conformément à la réglementation.

Sûreté pendant l’utilisation – Irradiateurs gamma (suite)
Tests et maintenance Les câbles de positionnement et de guidage doivent être vérifiés périodiquement et remplacés conformément aux prescriptions réglementaires ou aux indications du fabricant; L’étanchéité de la source doit être vérifiée périodiquement conformément aux prescriptions réglementaires, aux indications du fournisseur ou du fabricant.

Tests et maintenance - Tests hebdomadaires Contrôler le système de mesure de la radioactivité de l’eau de la piscine. Analyses d’échantillons d’eau de la piscine (moins fréquents si les caractéristiques de l’eau sont suivies en continu) par un laboratoire reconnu par l’Organisme de réglementation; Contrôle des systèmes de dé-ionisation, filtrations de l’air, de l’eau et des résines.

Tests et maintenance - Tests hebdomadaires Contrôler le bon fonctionnement des boutons d’arrêt d’urgence situés sur le poste de command et dans la pièce d’irradiation, du verrouillage de la porte et pour les irradiateurs à stockage des sources sous eau, le niveau de l’eau et les systèmes de traitement de l’eau. Vérification des systèmes de verrouillage.

Tests et maintenance - Tests mensuels Contrôle de l’appareil de mesures de la pièce d’irradiation; Conformément aux procédures du fabricant, contrôle des systèmes de sûreté bloquant l’accès dans la pièce lorsque l’irradiateur est en fonctionnement;

Tests et maintenance - Tests mensuels Contrôle du mécanisme de positionnement de la source, du système de ventilation et autres systèmes; Contrôle des autres équipements participant aux mouvements de la source; Contrôle de tous les containers de produits.

Tests et maintenance - Tests semestriels Contrôle du mouvement des sources et du système de suspension et des câbles impliqués sur toute leur longueur. Tout remplacement nécessaire doit être effectué. Contrôle de l’étanchéité de la source tous les 6 à 12 mois. Les méthodes doivent être proposées par le fournisseur. Les résultats des tests doivent être conservés.

Tests et maintenance (suite) Tests de fuite de matières radioactives doivent être effectués aux intervalles prescrits par l'Autorité de régulation (généralement mois) en utilisant des méthodes recommandées par le fournisseur de la source. Un registre de chaque essai doit être maintenue, y compris: - Identification de l'irradiateur (fabricant, modèle, numéro de série, le type de matières radioactives); Localisation de l'irradiateur; Date de l'essai; Procédé de collecte d'échantillon d'essai; 59

Tests et maintenance Identification des instruments de mesures (fabricant, modèle, numéro de série); Dernière date de calibration; Facteurs de correction / conversion; Tests et bruit de fond; Calcul de l’activité détectée; Évaluation des résultats et actions à réaliser; Nom de la personne ayant réalisé le test et responsable;

Tests et maintenance Les tests révélant une contamination prouvent que la source fuit. Note: Les niveaux de contamination sont spécifiés dans des publications internationales comme la norme ISO 2919, Radiation Protection — Sealed Radioactive Sources — General Requirements and Classification, ISO, Geneva (1998) (Radioprotection – sources scellées – Prescriptions générales et classification) Examples of national contamination limits below which contamination may be considered negative. Atomic Energy Control Board (Canada) < 2 kBq; British Standard 5288 <185 Bq

Tests et maintenance En cas de contamination, l’irradiateur ne doit plus être utilisé et des mesures doivent être mises en place pour éviter l’exposition des personnes et la dispersion de la contamination. Le titulaire de l’autorisation doit immédiatement informer l’Organisme de réglementation, le fabricant et le fournisseur de la source.

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