RNM

Les coefficients de dose

rnm — 2010-01-28T17:14:18Z

Le coefficient de dose est la dose reçue par unité d'activité par un individu exposé à un (ou des) rayonnement(s). Ce terme est générique et sa définition diffère selon la voie d'atteinte considérée :

Dans le cas d'une exposition interne (inhalation ou ingestion), le coefficient de dose est représenté par la dose (engagée) par unité d'incorporation (DPUI). Il s'exprime en Sv/Bq.
Dans le cas d'une exposition externe à un panache, ou de l'immersion dans l'eau, le coefficient de dose est le débit de dose par unité d'activité volumique. Il s'exprime en (Sv/s)/(Bq/m3).
Dans le cas d'une exposition externe à un dépôt au sol en surface, le coefficient de dose est le débit de dose par unité d'activité surfacique. Il s'exprime en (Sv/s)/(Bq/m2).
Dans le cas d'une exposition externe à un dépôt au sol en profondeur, le coefficient de dose est le débit de dose par unité d'activité volumique. Il s'exprime en (Sv/s)/(Bq/m3).

Dans le cas d'une exposition interne (DPUI), les coefficients de dose tiennent compte du métabolisme des radionucléides dans l'organisme une fois ingérés ou inhalés, de la nature et de l'énergie des rayonnements émis, de la sensibilité des tissus à la radioactivité (radiosensibilité).

Les émetteurs alpha, comme l'uranium ou le plutonium et les actinides générés par les réacteurs, sont beaucoup plus dangereux que les émetteurs bêta comme les produits de fission. De même, l'inhalation des émetteurs alpha (fixation sur les poumons) est beaucoup plus dangereuse que l'ingestion.

Les coefficients de dose DPUI sont calculés grâce à des modèles décrivant le cheminement des radionucléides dans les différents compartiments de l'organisme et à l'utilisation de modèles dosimétriques. Ces modélisations incorporent le dernier état des connaissances en radiobiologie. Les tables donnant les coefficients de doses sont fréquemment mises à jour. Il existe différentes bases de données de coefficients de dose interne et externe dans le monde (base EURATOM 96/29, base de la Commission internationale de protection radiologique, etc…) pouvant chacune être privilégiée en fonction de la voie d'atteinte considérée.

> En savoir plus : exemples de coefficients de dose par unité d'incorporation (DPUI)

Des activités mesurées aux doses calculées

rnm — 2010-01-28T17:08:43Z

Comment évaluer la dose de radioactivité d'irradiation résultant de l'ingestion ou de l'inhalation d'une substance radioactive ? Comment passer des activités obtenues par des appareils de mesures aux doses efficaces reçues par l'homme ? Autrement dit, comment convertir le Becquerel en Sievert ?

Par nature, la dose efficace ne se mesure pas, elle s'obtient par le calcul. Les doses efficaces sont évaluées sur la base de l'activité mesurée dans l'environnement et les effluents liquides et gazeux rejetés par les installations nucléaires en fonctionnement normal.

En situation accidentelle, les doses sont calculées de la même façon. Lors des rejets, les doses sont évaluées en déterminant la quantité de radioactivité rejetée puis en calculant sa dispersion dans l'atmosphère, à l'aide de modèles mathématiques. Cela permet d'estimer ensuite la quantité de radioactivité inhalé par les personnes en fonction de leur situation géographique. De la quantité de radioactivité inhalée, il est alors possible de déterminer la dose efficace reçue par les personnes, fournissant des "coefficients de dose" par inhalation. En phase accidentelle, il faudra ajouter la dose efficace due à l'exposition externe provenant du panache radioactif et des dépôts de radioactivité dans l'environnement.

En routine ou en phase post-accidentelle, les doses reçues sont également évaluées en considérant l'ingestion éventuelle de produits contaminés. Le calcul des doses doit tenir compte :

des dépôts sur les denrées consommables,
des quantités de radioactivité transférées des sols aux plantes ou aux animaux.

Ce calcul nécessite de faire des hypothèses basées sur des enquêtes générales ou spécifiques sur les habitudes alimentaires des populations. A cette dose efficace par ingestion, il faudra ajouter la dose efficace due à l'exposition externe (radioactivité naturelle tellurique, radioactivité artificielle provenant des dépôts dans l'environnement).

> En savoir plus : du Becquerel au Sievert

Les réactions nucléaires : la fission et la fusion

rnm — 2010-01-05T10:35:01Z

La liaison des protons et des neutrons par des forces nucléaires est la source de l'énergie nucléaire. Celle-ci peut être libérée par une réaction de fission ou de fusion.

Un atome peut fissionner soit de manière spontanée si son noyau est trop lourd, soit parce qu'il a été heurté par un neutron. Dans un réacteur nucléaire, les noyaux fissiles d'uranium subissent une réaction de fission provoquée par bombardement de neutrons. Un des neutrons divise un noyau en deux autres noyaux, ce qui entraîne l'émission d'un ou plusieurs neutrons et la libération d'une très grande énergie sous forme de chaleur. Ces nouveaux neutrons vont provoquer d'autres réactions de fission, il s'agit donc d'une réaction en chaîne.

Les réactions en chaîne de fission de l'uranium sont utilisées dans les centrales nucléaires en France. C'est une énergie très concentrée puisque 1g de matière fissile permet de produire 24 000 kWh, soit l'équivalent de 2 tonnes de pétrole.

La fusion de deux atomes apparait lorsque les noyaux de ces deux atomes sont suffisamment proches l'un de l'autre pour fusionner, c'est à dire pour former un unique noyau. Comme les noyaux ont une charge électrique positive, ils se repoussent mutuellement, ce qui les empêche de fusionner. Si ces atomes sont dans un milieu très chaud, ils auront des vitesses suffisamment élevées pour pouvoir fusionner avant d'être séparés par la répulsion électromagnétique. C'est pourquoi on parle de fusion thermonucléaire.

Au cœur du Soleil, la température est suffisamment élevée pour que des réactions de fusion nucléaire aient lieu : c'est ce qui fait briller le Soleil, car ces réactions s'accompagnent de libération d'énergie. La fusion n'est pas encore utilisée pour produire de l'énergie car il est très difficile de faire un réacteur fonctionnant à la température nécessaire de plusieurs millions de degrés. Par contre, elle est utilisée dans les bombes H.

Les physiciens s'attachent à contrôler la réaction de fusion qui pourrait constituer dans le futur une nouvelle source d'énergie.

Applications industrielles

rnm — 2010-01-05T09:53:22Z

L'irradiation agroalimentaire permet de détruire à froid les micro-organismes. Elle permet une meilleure conservation des produits en empêchant la germination des bulbes et tubercules ; en éliminant les insectes parasites des céréales, des fruits et des légumes frais ; et en pasteurisant et débactérisant le poisson et la viande.

La stérilisation par rayonnement gamma : les traitements stérilisants sont utilisés pour l'éradication d'insectes nuisibles, comme la mouche Tsé-tsé (via la stérilisation des mâles). De nombreuses applications existent pour la stérilisation des objets tels que le matériel médico-chirurgical. Le traitement par les rayons gamma est également utilisé pour la conservation et la restauration d'objets d'art en ethnologie et en archéologie.

Les détecteurs à ionisation tels que les détecteurs d'incendie : une petite source radioactive ionise les atomes d'oxygène et d'azote contenus dans un faible volume d'air. L'arrivée de particules de fumée modifie cette ionisation.

La radiographie industrielle X ou gamma permet de repérer des défauts sans détruire le matériau, par exemple pour la vérification des soudures de pièces métalliques, dans le bâtiment, en aéronautique, etc.

Les détecteurs de fuite et les jauges de niveau : l'introduction d'un radioélément dans un circuit permet de suivre les déplacements d'un fluide, de détecter des fuites sur un barrage ou une canalisation souterraine. Le niveau d'un liquide dans un réservoir et la densité d'un produit chimique dans une cuve peuvent être fournis par des jauges radioactives.

L'irradiation industrielle provoque, dans certaines conditions, des réactions chimiques qui permettent l'élaboration de matériaux plus légers et plus résistants (prothèses, câbles électriques, pièces pour l'aéronautique).

La datation archéologique au carbone 14 permet de déterminer l'âge d'objets de moins de 50 000 ans. D'autres méthodes de datation utilisent différents isotopes permettant de donner un âge aux événements qui décrivent l'histoire de la Terre, de son climat et des êtres vivants qui l'ont habitée jusqu'à nos jours.

L'alimentation en énergie des satellites : des batteries fonctionnent grâce à de petites sources radioactives au plutonium 239, cobalt 60 ou strontium 90. Elles permettent l'alimentation en énergie des satellites et peuvent fonctionner sans entretien pendant plusieurs années.

Utilisation dans le domaine médical

rnm — 2010-01-05T09:51:37Z

Chaque année en France, environ 60 millions d'examens de radiologie et plus de 500 000 examens en médecine nucléaire sont pratiqués et environ 100 000 patients subissent une radiothérapie (traitement par les rayonnements ionisants).

La radiographie médicale utilise la capacité des rayons X à traverser le corps. Une radiographie permet de voir par contraste le squelette et, par exemple, d'observer une fracture. Elle permet également de regarder si des tissus sont endommagés par une maladie. Les radiations ionisantes peuvent détruire préférentiellement les cellules tumorales et constituent une thérapeutique efficace contre le cancer. En France, 40 à 50 % des cancers sont traités par radiothérapie. La radioactivité permet ainsi la guérison d'un grand nombre de personnes par an.

Utilisation dans le domaine énergétique

rnm — 2010-01-05T09:50:57Z

75 à 80 % de l'électricité produite en France est d'origine nucléaire. Dans les centrales nucléaires, la radioprotection des travailleurs repose sur une organisation et des procédures de contrôle rigoureuses. Le fonctionnement des installations, les rejets dans l'environnement et le transport de matières radioactives sont très réglementés. La production est assurée par 58 réacteurs à eau pressurisée : les REP

Les applications de la radioactivité

rnm — 2010-01-05T09:48:12Z

La matière agit sur les rayonnements. Elle les absorbe, ce qui explique que l'on puisse s'en protéger par des écrans. Les rayonnements possèdent également des propriétés fondamentales.

D'abord ils sont capables d'agir sur la matière. Au contact de la matière, ils vont modifier ses propriétés physico-chimiques et permettre, par exemple, de soigner certaines maladies.

Ensuite les rayonnements sont détectables et mesurables. Ils peuvent donc transmettre des informations sur les tissus vivants et la matière inerte.

Enfin, le temps que met chaque atome pour perdre sa radioactivité est connu et ne varie pas. Il permet, par exemple, de dater n'importe quel objet en mesurant la radioactivité qui lui reste comparée à celle qu'il avait au début.

Ces trois propriétés ont permis d'utiliser les rayonnements dans de nombreux domaines, principalement en chimie, en biologie, en médecine, en archéologie, dans les sciences de la Terre et de l'Univers, en agro-alimentaire … L'énergie contenue dans les noyaux est exploitée pour la production d'électricité.

L'exposition aux rayonnements ionisants de la population en France

rnm — 2010-01-05T09:45:56Z

L'ensemble de ces sources de radioactivité d'origine naturelle ou artificielle, contribuent à l'exposition des individus. Un français reçoit au total une dose annuelle moyenne de l'ordre de 3,3 mSv, qui dépend de l'emplacement géographique. La figure ci-dessous présente la répartition de cette dose en fonction des différentes sources de rayonnement.

Le radon, descendant de l'uranium, peut s'accumuler dans les habitations et représente une dose importante, de l'ordre de 1,4 mSv par an et par personne.

L'exposition naturelle due aux rayonnements cosmique, tellurique et à l'ingestion d'aliments et d'eaux compte pour 1,0 mSv par an et par personne, mais dépend de la région considérée.

La source d'exposition artificielle principale est due à la médecine nucléaire (diagnostics fonctionnels), qui représente une moyenne d'équivalent de dose de 0,8 mSv par an et par personne. L'industrie, les installations nucléaires et les retombées anciennes ne représentent qu'une faible part de l'exposition aux rayonnements (< 0,1 mSv/an).

En savoir plus sur l'exposition de l'environnement et de l'homme consécutive à des rejets radioactifs

Quelques exemples de doses efficaces (en mSv)

La radioprotection

rnm — 2010-01-05T09:36:47Z

La radioprotection est l'ensemble des mesures destinées à assurer la protection sanitaire de la population et des travailleurs contre les rayonnements. Pour se protéger, les trois règles principales sont :

s'éloigner des sources d'irradiation ;
mettre un ou plusieurs écrans entre la source et les personnes exposées ;
minimiser le temps d'exposition.

Les principes de la radioprotection (fiche ASN)

Quels sont les effets sur la santé humaine d'une exposition à de faibles doses ?

rnm — 2010-01-05T09:35:05Z

En l'absence d'effets directement mesurables, les risques liés aux faibles niveaux d'exposition sont estimés en extrapolant les données issues de l'étude des survivants irradiés lors des explosions d'Hiroshima et de Nagasaki, ou des patients soumis à une radiothérapie, pour lesquels les paramètres d'exposition (dose, débit de dose, …) sont très différents.

Même s'il existe une relation entre l'exposition aux rayonnements ionisants et l'excès de cancers solides, cette relation n'a pas été démontrée pour de très faibles doses. A l'heure actuelle, les effets sur la santé humaine d'une exposition à des doses inférieures à 100 mSv font l'objet de débats scientifiques.

En savoir plus sur les effets biologiques des rayonnements ionisants