Fiche de révision : Radioprotection et grandeurs dosimétriques

📋 Plan du Cours

1. Définitions des rayonnements et radioprotection
2. Histoire et construction de la réglementation
3. Acteurs de la radioprotection hospitalière
4. Institutions et contrôle réglementaire
5. Principes fondamentaux de radioprotection
6. Grandeurs physiques et dose absorbée
7. Grandeurs de protection et doses pondérées
8. Grandeurs opérationnelles de dosimétrie
9. Sources d’exposition du public
10. Rayonnements naturels et radon

📅 Repères chronologiques

1. 1895W. Röntgen découvre les rayons X.
2. 1896H. Becquerel découvre la radioactivité naturelle.
3. 1898M. et P. Curie découvrent le radium et le polonium.
4. 1925L’International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) est créée.
5. 1950La Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR) est créée.
6. 26 avril 1986La catastrophe de Tchernobyl a lieu.

📖 1. Définitions des rayonnements et radioprotection

🔑 Notions clés & Définitions

• Radioprotection : L’ensemble des mesures prises pour protéger l’homme et son environnement contre les effets des rayonnements ionisants ou non ionisants, selon le principe de précaution.
• Rayonnement ionisant : Capable de créer des ionisations en arrachant des électrons à la matière.
• Rayonnement : Un transport d’énergie sous forme d’ondes ou de particules à partir d’une source, dans un milieu.

📝 Points essentiels

• Les rayonnements ionisants cités sont :

  • les rayons X
  • les rayons γ
  • les rayons β
  • les rayons α
  • les neutrons

• Les rayonnements non ionisants cités sont :

  • la lumière visible
  • les ondes radio
  • les micro-ondes
  • l’infrarouge
  • les UV

💡 Astuce mémo

Ionisant : arrache des électrons ; non-ionisant : ne crée pas d’ionisation.

📖 2. Histoire et construction de la réglementation

★ À maîtriser

• Dès 1898, Becquerel et Curie constatent des effets des rayonnements ionisants sur leur organisme, notamment des rougeurs, ce qui les conduit à limiter le temps d’exposition et à s’éloigner des sources.

• La première limite annuelle de dose pour les travailleurs est fixée à 600 mSv/an en 1934, puis abaissée à 500 mSv/an en 1938.

• L’évaluation scientifique des effets des rayonnements par l’UNSCEAR alimente les discussions internationales, qui conduisent à des standards internationaux et aux recommandations de la CIPR, puis aux directives européennes et à la législation nationale.

Compléments

• Vers 1900, les premières victimes des rayonnements sont des radiologues et des patients.

💡 Astuce mémo

Découvertes (1895–1898) → victimes → limites de dose → recommandations et réglementation.

📖 3. Acteurs de la radioprotection hospitalière

★ À maîtriser

📌 Le physicien médical est chargé de la radioprotection des patients, tandis que le conseiller en radioprotection (CRP) est chargé de celle des travailleurs, du public et de l’environnement.

📌 Si le CRP est une personne physique, il doit être salarié de l’établissement ; sinon, une personne morale peut être nommée sous la forme d’un Organisme Compétent en Radioprotection (OCR) prestataire extérieur.

• Le médecin du travail statue sur l’aptitude à exercer sous rayonnements ionisants et donne un avis sur le classement du personnel et la surveillance dosimétrique, qui relèvent de la responsabilité de l’employeur ; il n’est pas tenu de suivre les conseils du CRP.

• L’employeur ou le Chef d’Établissement est responsable de la mise en place et de l’application de la réglementation, et le CRP agit sous sa responsabilité et en son nom.

Compléments

• Le CRP détient un certificat de Personne Compétente en Radioprotection (PCR), valable cinq ans dans la ou les spécialités nécessaires.

• Le CRP est nommé par le Responsable d’Activité Nucléaire au titre du Code de la santé publique et par le Chef d’Établissement au titre du Code du travail.

📌 Un établissement peut nommer plusieurs CRP, qui peuvent avoir des missions communes ou spécifiques.

• Le Chef d’Établissement est souvent le Responsable d’Activité Nucléaire et rend alors des comptes à l’ASNR au titre du régime administratif des installations.

• La F3SCT réunit notamment des représentants élus du personnel, des directions et le médecin du travail ; elle reçoit le bilan annuel du CRP et donne son avis sur sa nomination.

📖 4. Institutions et contrôle réglementaire

★ À maîtriser

• Depuis le 1er janvier 2025, l’ASNR regroupe les anciens IRSN et ASN et intervient dans le domaine civil.

• L’ASNR contrôle les installations par les régimes de déclaration, d’enregistrement et d’autorisation, ainsi que par des inspections à la mise en service, périodiques ou réactives après incident.

• Légifrance publie les textes législatifs et réglementaires, qui doivent être consultés dans leur version en vigueur.

Compléments

• L’ASNR assure sa mission de réglementation au moyen de :

  • décisions
  • avis
  • courriers aux RAN
  • guides techniques

• L’ASNR informe le public, organise des consultations et mène des missions de recherche et d’expertise, ces dernières étant héritées de l’IRSN.

📖 5. Principes fondamentaux de radioprotection

★ À maîtriser

• Le principe de justification impose qu’une activité exposant des personnes aux rayonnements ionisants ne soit entreprise ou exercée que si ses avantages sanitaires, sociaux, économiques ou scientifiques sont supérieurs aux risques associés.

• Toute activité non justifiée est interdite ; si plusieurs techniques donnent le même résultat, il faut choisir celle qui est la moins dosante et présente le bilan de risque le plus favorable.

• Le principe d’optimisation impose de maintenir les expositions des populations et des individus au niveau le plus bas raisonnablement atteignable, compte tenu des connaissances scientifiques, des techniques, des facteurs économiques et sociaux et de l’objectif médical recherché.

• Le principe de limitation fixe une limite de 1 mSv/an pour le public et de 20 mSv/an pour les travailleurs exposés.

• Le principe de limitation ne s’applique pas aux patients, pour lesquels la justification et l’optimisation sont donc essentielles.

Compléments

• L’optimisation est désignée par l’acronyme ALARA, pour As Low As Reasonably Achievable.

• L’optimisation agit sur trois leviers :

  • la source : réduction d’intensité, écrans, enceintes ou ventilation
  • les conditions d’utilisation : procédures optimisées et assurance qualité avec contrôles des appareils
  • les conditions de travail : éloignement, réduction du temps d’exposition, EPI et prévention de la contamination

💡 Astuce mémo

JOL : justification, optimisation, limitation.

📖 6. Grandeurs physiques et dose absorbée

🔑 Notions clés & Définitions

• Grandeurs physiques : Mesurables ou calculables, elles caractérisent le champ de rayonnement et les effets physiques des rayonnements ionisants, notamment le dépôt d’énergie dans la matière.
• Fluence : La fluence $\Phi$ est le nombre de particules traversant une surface élémentaire, rapporté à cette surface, et s’exprime en m⁻².
• Dose absorbée : La dose absorbée est l’énergie communiquée par un rayonnement ionisant à un volume donné, rapportée à la masse de ce volume ; elle s’exprime en gray (Gy), avec $1\,\mathrm{Gy}=1\,\mathrm{J\,kg^{-1}}$.
• Flux de particules : Le flux de particules $\dot{N}$ est le nombre de particules émises, transférées ou reçues par unité de temps et s’exprime en s⁻¹.
• Débit de dose absorbée : Le débit de dose absorbée est la variation de dose absorbée par unité de temps et s’exprime en Gy·s⁻¹, mGy·h⁻¹, µGy·h⁻¹ ou Gy·min⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - La dose absorbée vérifie $D=\frac{dE}{dm}$.

Compléments

📐 Formule - Le débit de fluence est la variation de fluence par unité de temps, $\dot{\Phi}=\frac{d\Phi}{dT}$, et s’exprime en m⁻²·s⁻¹.

📖 7. Grandeurs de protection et doses pondérées

🔑 Notions clés & Définitions

• Grandeurs de protection : Calculées, elles tiennent compte des effets potentiels des rayonnements ionisants sur les tissus et la santé ; les limites de dose sont définies à partir de ces grandeurs.
• Débit de dose équivalente : Le débit de dose équivalente est la variation de dose équivalente par unité de temps et s’exprime en Sv·s⁻¹, mSv·h⁻¹ ou µSv·h⁻¹.
• Dose efficace : Une dose corps entier fictive qui causerait les mêmes dommages que l’ensemble des doses reçues par un individu dans ses différents organes et tissus.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La dose équivalente du tissu T est calculée par $H_T=\sum_R W_R\,D_{T,R}$, où $D_{T,R}$ est la dose absorbée dans le tissu T due au rayonnement R et $W_R$ son facteur de pondération radiologique ; l’unité de $H_T$ est le sievert (Sv).

📐 Formule - La dose efficace corps entier est calculée par $E=\sum_T W_T\,H_T$, où $H_T$ est la dose équivalente du tissu T et $W_T$ le facteur de pondération tissulaire, qui traduit la radiosensibilité propre à chaque organe ; E s’exprime en sievert (Sv).

💡 Astuce mémo

D → H_T → E : effet physique, pondération du rayonnement, pondération des tissus.

📖 8. Grandeurs opérationnelles de dosimétrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Équivalent de dose ambiant : L’équivalent de dose ambiant $H^*(10)$ correspond à l’équivalent de dose qui serait produit dans la sphère ICRU à 10 mm de profondeur pour les rayonnements fortement pénétrants et représente les organes et tissus profonds.
• Équivalent de dose directionnel : L’équivalent de dose directionnel $H'(0{,}07,\Omega)$ correspond à l’équivalent de dose qui serait produit dans la sphère ICRU à 0,07 mm de profondeur dans une direction Ω ; il concerne les rayonnements faiblement pénétrants et représente la dose à la peau.
• Équivalent de dose individuel : L’équivalent de dose individuel $H_p(d)$ est la dose dans un organe ou tissu au point spécifié sur la surface du corps, à une profondeur d, dans le champ réel mesuré par un dosimètre porté par l’individu.

★ À maîtriser

• Les grandeurs opérationnelles sont mesurables et fournissent une estimation des grandeurs de protection, qui ne sont pas mesurables.

Compléments

• La sphère ICRU modélise l’organisme par une sphère de 30 cm de diamètre et de densité 1.

• $H_p(0{,}07)$ sert à mesurer les rayonnements faiblement pénétrants aux extrémités, tandis que $H_p(10)$ sert à mesurer les rayonnements fortement pénétrants pour le corps entier.

💡 Astuce mémo

H*(10) et H′(0,07,Ω) décrivent l’ambiance ; Hp(10) et Hp(0,07) mesurent l’individu.

📖 9. Sources d’exposition du public

🔑 Notions clés & Définitions

• Becquerel : Un becquerel (Bq) correspond à une désintégration par seconde.

📝 Points essentiels

• Les essais nucléaires atmosphériques ont totalisé 543 tirs entre 1945 et 1980.

• En mars 2011, les dépôts liés à Fukushima sont plus de 1 000 fois inférieurs à ceux de Tchernobyl.

• Le nucléaire civil rejette du tritium (³H) dans les cours d’eau, tandis que la médecine nucléaire rejette des effluents contaminés.

📖 10. Rayonnements naturels et radon

★ À maîtriser

• Le rayonnement cosmique a principalement pour origine des sources galactiques extérieures au Système solaire et produit des rayonnements secondaires par interaction avec les hautes couches de l’atmosphère.

• Le rayonnement tellurique provient des radionucléides naturellement présents dans la croûte terrestre et sa distribution dépend de la géologie ; il est principalement lié à l’uranium, au thorium et à leurs descendants.

• Le rayonnement tellurique représente de 0,30 à 2,0 mSv/an en France, avec une moyenne de 0,63 mSv/an.

• Le radon provient de la chaîne de décroissance de l’uranium 238 et ses émanations sont liées à la géologie, notamment aux sous-sols granitiques.

• Le radon est un gaz dont les descendants sont solides, ce qui pose un problème en cas d’inhalation.

Compléments

• L’atmosphère atténue le rayonnement cosmique, dont l’intensité dépend donc de l’altitude.

• Environ 7 000 Bq de radionucléides naturels sont présents dans notre organisme.

• Le cours indique une valeur de 300 Bq/m³ pour le radon dans les habitations et les lieux publics.

• Les actions indiquées contre le radon consistent à rechercher les voies d’entrée, puis à ventiler et aérer.

💡 Astuce mémo

Uranium 238 → radon ; gaz et descendants solides → risque d’inhalation.