COURS DE RADIOPROTECTION PRATIQUES - GÉNÉRAL ET SPÉCIFIQUES

(avec textes, images, tableaux et graphiques)

Pour l'énergie nucléaire au Canada, ces cours rencontrent les exigences de la CCSN/CNSC pour la plupart des groupes de permis

PRACTICAL RADIATION PROTECTION COURSES - GENERAL AND SPECIFIC (in English)
For nuclear energy in Canada, these courses meet the requirements of the CNSC/CCSN for most of the licence groups

CURSOS PRÁCTICOS DE RADIOPROTECCIÓN - GENERAL Y ESPECíFICOS (en español)

CURSOS PRÁTICOS DE RADIOPROTEÇÃO - GERAL E ESPECíFICOS (em português)


Jean-Marc Légaré, Ph. D., Radioprotection J.-M. Légaré

 

Créé le 12 septembre 2002

Modifié le 22 octobre 2002

 

I- Cours de radioprotection pratique général sur les rayons ionisants

1. Introduction et spectre des ondes électromagnétiques ionisantes et non ionisantes; particules ionisantes

 

2. Lois, règlements, normes et autres exigences en cours selon la nature des rayons ionisants et non ionisants, des dispositifs et des domaines d'applications

2.1 Actions gouvernementales et d'autres organismes en radioprotection sur divers types de rayons et de leurs dispositifs

2.2 Lois et règlements en cours.

Exemple: législation au Canada sur l'énergie nucléaire seulement. Liste partielle:

- Loi sur la sûreté et la réglementation nucléaire
- Règlement général sur la sûreté et la réglementation nucléaire
- Règlement sur la radioprotection
- Règlement sur les substances nucléaires et les appareils à rayonnement
- Règlement sur l'emballage et le transport des substances nucléaires
- Permis et conditions du permis de la CCSN (Commission canadienne de sûreté nucléaire / Canadian Nuclear Safety Commission)

 

3. Radioactivité et rayons ionisants; production de rayons X

3.1 Classification des rayons ionisants dans le sens large; nature et contribution des rayons ionisants;

1. En provenance du cosmos
2. En provenance des matières radioactives naturelles et artificielles
3. En provenance de certains appareils électriques sous haute tension muni d'un filament chauffé (électrons pour fins d'accélération) et d'autres particules accélérées


3.2 Principales particules ionisantes et ondes électromagnétiques ionisantes: émission, énergies, parcours, interactions avec la matière, utilisation, photographies d'ionisation et de sources et de dispositifs :

  1. Particules alpha
  2. Particules bêta -; rétrodiffusion par le support de source, etc. voir aussi 4.2.3; phénomènes de conversion interne et d'électrons Auger
  3. Particules bêta +; phénomène de capture d'électrons
  4. Rayons gamma; rayons cosmiques
  5. Neutrons (particules neutres); voir aussi 4.2.5
  6. Rayons X incluant construction du tube à RX avec gaine métallique, circuit électrique simplifié, fonctionnement de l'appareillage; caractéristiques de l'appareil et de l'émission, facteurs modifiant le débit et la pénétration (appelée aussi qualité des rayons = couche ou épaisseur de demi-atténuation du champ réduit temporairement (EDA petit champ) et liens avec l'énergie équivalente pour fins d'application aux divers concepts biophysiques et aux facteurs de rétrodiffusion)
  7. Particules accélérées

3.3 Notation nucléaire; schémas avec émission et niveaux d'énergie, et équations nucléaires; définitions
3.4 Unités de radioactivité, d'énergie, de débit de dose d'exposition et de dose absorbée (détails au chap. 4)
3.5 Loi de la radioactivité - décroissance simple d'un radioélément et désintégration en chaîne, ex. désintégration à deux corps ex. Sr 90 et Y 90; 3 familles radioactives naturelles en chaîne (voir ci-dessous), fission nucléaire
3.6 Phénomènes atomiques élémentaires - excitation et ionisation
3.7 Représentation graphique de la décroissance dans le temps sur papier linéaire et log/linéaire, périodes physique, biologique et totale; demi-vie moyenne
3.8 Rappel sur les particules et les ondes électromagnétiques ionisantes, et ondes non ionisantes: classement (voir 1) et propriétés sur tableau synthèse
3.9 Tableaux et graphiques ex. Graphique % radioactivité vs temps et vs nombre de périodes physiques (demi-vies) vs temps sur papier log/linéaire
3.10 Sources radioactives avec ou sans dispositifs retrouvés en pratique

- Photos et exemples
- Classification et activités des sources médicales, industrielles et en recherche

3.11 Classement des radioéléments en 4 groupes de radiotoxicité (toxicité radioactive) sur les sources incorporées dans le corps humain
3.12 Facteurs biologiques, physiques, chimiques et physico-chimiques touchant la radiotoxicité des sources radioactives incorporées (ingestion, inhalation, par la peau et par injection)
3.13 Catégories d'appareils à rayons X et d'accélérateurs; accessoires

4. Structure de la matière et interaction des rayons ionisants avec la matière

4.1 Structure de l'atome avec son noyau (protons et neutrons surtout) et ses orbites d'électrons K, L, M,... en s'éloignant du noyau; principales caractéristiques physiques

4.2 Interactions des principales particules ionisantes avec l'atome cible. Voyez les figures et le tableau synthèse

4.2.1 Excitation et ionisation
4.2.2 Particules alpha
4.2.3 Particules bêta - et électrons du filament du tube à RX: nature, émission, parcours, excitation et ionisation, rayonnement X de freinage et rayons caractéristiques de l'atome cible; donc rayons X de freinage, RX caractéristiques, chaleur si bêta intense et dans le tube à RX (nécessité de le refroidir)
4.2.4 Particules bêta +: nature, émission; autres données
4.2.5 Neutrons; nature, émission; autres données
4.2.6 Distribution angulaire des rayons X et de leurs énergies produits par les électrons frappant la cible (foyer) d'un tube à RX
4.2.7 Tableau synthèse des interactions et des conséquences

4.3 Interactions des principales ondes électromagnétiques (photons) ionisantes X et gamma avec l'atome cible: nature, émission, photons gamma, émission photons X, interactions. Voyez les figures et le tableau synthèse

4.3.1 Interaction photo-électrique, Compton et, si plus de 1,02 MeV, production de paires :
4.3.2 Effets photo-électriques ou de fluorescence issus de la collision avec les électrons des orbites internes ou reliées à la capture électronique
4.3.3 Effet Compton issu de la collision avec un électron d'une orbite éloignée du centre de l'atome cible;
4.3.4 Effet de production de paires si photon incident de plus de 1,02 MeV, issu de la collision avec le noyau de l'atome cible ou au voisinage d'un électron
4.3.5 Coefficients d'atténuation des photons ionisants selon le type d'interaction
4.3.6 Distribution angulaire des rayons ionisants frappant divers matériaux (plomb, acier, béton, verre, gypse, etc.) exposés aux rayons gamma de diverses sources radioactives (Co 60, Cs 137, Ir 192, etc.) et aux rayons X, et de leurs énergies ou leurs pouvoirs de pénétration
4.3.7 Tableau synthèse des interactions et des conséquences

5. Mesures des rayons ionisants et unités de mesures

5.1 Grandeurs et unités en radioprotection

5.1.1 Activité; unités traditionnelles (Curie, millicurie, etc.) et du système international SI (Becquerel, MBq, etc.)
5.1.2 Énergie; unité, l'électron-volt et ses multiples keV et MeV; E = hf = hv/l où h = constante de Planck, f = fréquence, l = longueur d'onde, v = vitesse de la lumière et des autres ondes électromagnétiques = 300 000 km/s = 3,0 x 108 m/s
5.1.3 Dose absorbée; unités Gray (Gy) et Rad; 1 Gray = 100 Rad (unité traditionnelle)
5.1.4 Dose d'exposition; unité Röntgen ou R (unité traditionnelle) pour les rayons X et gamma
5.1.5 Concepts biophysiques: équivalent de dose ED (1977) remplacé par dose équivalente DE (1991); unités Sievert (Sv) et Rem; 1 Sv = 100 Rem (unité traditionnelle); 10 µSv/h = 1 mRem/h
5.1.6 Débits ou intensité : dose (absorbée, d'exposition, biophysique) par unité de temps h
5.1.7 Autres types de doses biophysiques et de facteurs ex. dose efficace au corps, etc. Facteur de radiopondération, facteur de pondération tissulaire,...
5.1.8 Facteurs de rétrodiffusion ou de diffusion de crête selon l'énergie des rayons gamma et de la CDA de petits champs temporaires du grand champ de rayons X, et de la grandeur du champ incident
5.1.9 Pourcentage de dose en profondeur selon l'énergie des rayons gamma et de la CDA de petits champs temporaires du grand champ de rayons X, et de la grandeur du champ incident
5.1.10 Tableau des liens entre les unités traditionnelles et celles du système international (SI)
5.1.11 Tableau et graphiques des EDA (épaisseurs de demi-atténuation) de petits champs de rayons X à potentiel constant et les énergies correspondantes et les facteurs de rétrodiffusion, EDE, DE, et autres doses biophysiques internationales
5.1.12 Étalonnage, quantités, concepts biophysiques et unités physiques
5.1.13 Avantages de la technologie simple et précise utilisée en radiothérapie
5.1.14 Facteurs de rétrodiffusion ou de diffusion de crête (voir 5.1.8) pour des mannequins d'eau de 0-26 cm d'épaisseur et de demi-infinis, et pour chaque individu
5.1.15 Dose d'exposition, dose absorbée (air, eau, etc.) pour un mannequin d'eau et kerma (air) pour les rayons X et gamma
5.1.16 Sievert (Sv) comme quantité biophysique bien identifiée telle que reliée à l'énergie ou à l'EDA d'un petit champ (qualité des rayons) pour les rayons X de divers kVpc; Fig. des équivalences
5.1.17 Facteurs de conversion pour passer des quantités de base aux concepts biophysiques retenus
5.1.18 Autres données utiles ex. revues, organismes de radioprotection,...
5.1.19 Principales observations et conclusions personnelles sur la dosimétrie des rayons ionisants


5.2 Appareils de mesures portatifs et dosimètres personnels (photos); critères de sélection (Voyez le tableau); étalonnage

5.2.1 Introduction: construction simplifiée, caractéristiques, fonctionnement, utilisation, limitations, photos, etc.; méthodes de détection sans compteurs
5.2.2 Dosimètres thermoluminescents
5.2.3 Stylodosimètres à lecture directe
5.2.4 Signaleurs personnels (individuels)
5.2.5 Compteur à chambre d'ionisation
5.2.6 Compteurs proportionnels
5.2.7 Compteurs Geiger ou Geiger-Müller
5.2.8 Compteurs à scintillations
5.2.9 Compteurs à neutrons
5.2.10 Compteurs programmés : caractéristiques, hypothèses, limitations; spectromètres gamma portatifs, etc.
5.2.11 Tableaux des critères de sélection pour :

- stylodosimètre à lecture directe avec chargeur
- signaleur de poche d'irradiation externe
- compteur portatif d'irradiation externe

6. Irradiation des individus aux rayons ionisants primaires et secondaires

6.1 Irradiation naturelle externe et interne

6.1.1 Irradiation externe: neutrons, gamma, bêta et pénétration ex. % dose vs profondeur: facteur de rétrodiffusion pour bêta, gamma et rayons X
6.1.2 Irradiation interne: ingestion, inhalation, cutanée, transcutanée, directe ou indirecte; radionucléides dans divers milieux comestibles et autres

6.2 Irradiation médicale et paramédicale: non traitée dans ce cours-ci

6.3 Irradiation artificielle

6.3.1 Révision du chapître 3 sur les applications des sources radioactives alpha, bêta, gamma, neutrons; rayons X. Illustrations
6.3.2 Irradiation externe; contamination radioactive pouvant conduire à l'irradiation externe et interne
6.3.3 Facteurs augmentant l'irradiation des gens (débit et durée d'exposition) ex. source, appareil, manque de prévention, manque de blindage approprié, lacunes, mauvais usage, mauvais contrôle et surveillance, manque de connaissances de l'appareil et de sa source d'émission (fig.), de la fiche technique, de la loi de l'inverse du carré de la distance (fig.), du facteur de rétrodiffusion pour grands champs pour diverses énergies gamma (fig.), et EDA (petit champ) à divers kVpc des rayons X (fig.), etc.
6.3.4 Tableau des aspects et des facteurs utiles en radioprotection
6.3.5 Tableau pour radionucléides typiques des liens entre la quantité d'un radioélément (MBq ou mCi) et le débit ou intensité à une diatance donnée (constantes spécifiques d'émission,...):

1. au contact (alpha, bêta)
2. à 10 et à 100 cm (bêta, gamma, neutrons)


6.3.6 Pour les rayons X : Graphique et tableau des débits en R/(mA x min) à 10 cm et à 100 cm (1,0 m) vs kVpc pour diverses filtrations totales (inhérente à la fenêtre du tube + feuille ajoutée), à moins d'avoir effectué soi-même les mesures pour l'émetteur de RX

7. Effets néfastes des rayons ionisants locaux et à tout le corps (considération partielle dans ce cours)

7.1 Risques vs irradiation externe et interne

7.2 Effets biologiques : Introduction. Radiobiologie non incluse.

Dose équivalente : Graphique du facteur de rétrodiffusion vs énergie et EDA (du petit faisceau temporaire des grands champs);

% dose en profondeur pour grands champs vs distance et EDA du petit champ (qualité c.-à-d. pouvoir de pénétration du grand champ)

Graphiques: cSv/R pour le corps, organes et tissus vs énergie X et gamma; aussi pour le nombre de µSv/h / mR/h vs énergie pour ces concepts biophysiques ICRP pour un très grand champ.

7.3 Facteurs reliés aux effets biologiques : facteurs physiques, chimiques (source interne), biologiques;

7.4 Effets somatiques :

- irradiation aiguë au corps - mal des rayons ionisants; tort sur une vie entière (tableaux)
- irradiation chronique à l'organisme ou localisée, et tort à long terme (tableaux)


7.5 Effets héréditaires - introduction

7.6 Effets chez l'embryon et le foetus - introduction

 

8. Doses périodiques maximales admissibles et limites annuelles d'incorporation des radioéléments

8.1 Limites des doses périodiques en vigueur selon le type d'individu; corps, organes, tissus, etc. et le domaine de rayons, ex. énergie nucléaire, rayons X médicaux, industriels, etc.; niveaux et conditions acceptables pour les rayons non ionisants (UV, lasers, infrarouge, micro-ondes, radiofréquences, kHz, Hz) en référence seulement dans ce cours-ci

8.2 Situations d'urgence

8.3 Gestion d'un dépassement des limites de doses périodiques

8.4 Autorisation de retourner au travail

8.5 Annexe 1 - Facteurs de pondération tissulaire

8.6 Annexe 2 - Facteurs de radiopondération

8.7 Limites annuelles d'incorporation de radionucléides dans le corps humain

9. Moyens de protection et procédures sécuritaires

9.1 Trois principes de radioprotection: justification, optimisation et limites de dose périodique : facteurs complémentaires

Moyens de protection comprenant notamment :

- Bon choix d'équipement et d'accessoires
- Installation appropriée (blindage, disjoncteurs, affichage, lumières signalisatrices et centreur, collimateur avec champ lumineux, etc.)
- Connaissance, bon usage et prévention
- Cessation d'émission de rayons pour les appareils à rayons X et les accélérateurs, et choix initial approprié de l'appareillage et de ses accessoires.
- Utilisation adéquate sur l'installation et l'appareillage incluant la limitation de la grandeur de champ, son orientation, etc. (figure)
- Récepteur d'image approprié et traitement de films optimal
- Autres ci-dessous et ailleurs

9.2 Procédures sécuritaires de travail normales et d'urgence selon le domaine. Voir les détails au chap. 12

9.3 Protection contre les sources radioactives scellées

9.4 Protection contre les sources radioactives non scellées, possiblement dispersables ou dispersées

9.5 Mesure d'urgence, ex. selon le type de source et de tout dispositif nucléaires; procédure de décontamination et de récupération; niveaux d'action pour diverses situations

9.6 Protection contre l'irradiation externe (voir aussi 9.1 à 9.5)

Introduction
Fig. Débit des RX en R/(mA x min) à 1 m vs kVpc et filtration


9.6.1 Temps d'exposition
9.6.2 Distance entre le point d'intérêt et la source de rayons X primaires et secondaires (fuites et diffusion) à divers kVpc, filtrations et EDA petit champ du grand champ réduit temporairement (qualité ou pouvoir de pénétration); Fig. pour gamma et bêta. Voir 6.3.6 pour RX
9.6.3 Absorption et transmission des rayons primaires et diffusés et les rayons de fuites, à divers angles par des écrans (blindage)

  1. Écrans pour les particules alpha
  2. Écrans pour les particules bêta (fig.)
  3. Écrans pour les rayons X et gamma : primaires et diffusés (fig.)
    Masse superficielle; épaisseurs de demi-atténuation CDA et de déci-transmission CDT. Figures
  4. Courbes de transmission pour des petits faisceaux (qualité du grand faisceau) et des grands faisceaux X et gamma et de leurs rayons ionisants diffusés à divers angles (utilisés pour les spécifications de blindage en radioprotection). Figures.
  5. Protection particulière par écrans aux divers contenants de sources radioactives
  6. Protection des installations de rayons X (fig.)
    Graph. EDA petits et grands champs vs énergie de certains radionucléides et autres énergies, et pour les RX de divers kV pulsés et kVpc, et pour leurs rayons diffusés
    NB EDT = log 10/log 2 x EDA = 3,32 EDA; EDA = 0,301 EDT
    Graph. EDT mm Pb, cm béton, cm acier vs kVpc pour grand champ très filtré c.-à-d. après avoir traversé une grande épaisseur (partie droite du graph. sur log / linéaire ou log/log)
  7. Protection contre les neutrons par ralentissement suivi d'absorption Fig. Courbe de transmission à travers le béton à diverses énergies de neutrons

     

9.6.4 Facteurs à tenir compte pour établir les spécifications de blindage
9.6.5 Spécifications de blindage pour les rayons X et gamma à partir des données et des divers facteurs à tenir compte. Souvent tableaux existants, mais vérifier les épaisseurs par une autre méthode
9.6.6 Équivalences de matériaux, obliquité, précautions
9.6.7 Effet de ciel, effet de plancher (rabats), etc.

9.7 Protection contre l'irradiation interne
Introduction

9.7.1 Prévention, protection et niveaux d'action vis-à-vis la radiocontamination des aliments, des personnes, des lieux, etc.

1. Précautions immédiates et ultérieures; plans d'action technique et administratif interne et externe
2. Mesures préventives dans les locaux
3. Procédés de décontamination du matériel
4. Décontamination des personnes
5. Décontamination provenant de sources radioactives scellées dispersées ou non


9.7.2 Rejets et déchets radioactifs - Introduction
9.7.3 Principes d'intervention en cas d'accident

1. Accident d'irradiation externe
2. Accident de radiocontamination interne
3. Liste d'accidents d'irradiation ionisante des dernières décennies


9.8 Facteurs diminuant les risques d'irradiation externe et interne des gens - Tableau synthèse

10. Contrôle et surveillance

10.1 Sur l'installation, l'appareillage, l'utilisation, les conditions, le contrôle et la surveillance y compris sur les niveaux d'ambiance et la dosimétrie pour les individus

10.2 Observations sur les aspects irradiation, mécaniques, électriques, calorifiques, chimiques, etc.

10.3 Questionnements des individus sur ces aspects

10.4 Mesures du niveau d'ambiance (débit) et de doses périodiques individuelles: fonctionnement des disjoncteurs, affichages et techniques d'utilisation, mesures d'urgence

10.5 Compilation des données, registres, rapport avec conclusions, recommandations, suivi

11. Emballage et transport - Introduction

11.1 Exigences légales et autres selon la nature des radionucléides, le moyen de transport et le lieu d'origine, de transit et d'expédition

11.2 Catégories de colis ex. I, II, III, niveaux de rayons au contact et à 1,0 m des surfaces extérieures (indice de transport = valeur en mRem/h, mais sans indiquer cette unité).

11.3 Emballages de types A et B

11.4 Affichages et fiches d'accompagnement

 

12. Politiques et procédures d'exploitation et d'urgence

Variables selon le pays, l'institution, la source et tout dispositif émetteur, etc.

 

13. Exercices d'application et données complémentaires

13.1 Classification des radionucléides, facteurs et quantités d'exemption

1. Liste alphabétique des éléments
2. Classification des principaux radionucléides en fonction de leur radiotoxicité relative interne (4 groupes). La gravité augmente avec le numéro pour une activité incorporée donnée.
3. Facteurs biologiques, physiques, chimiques et physico-chimiques
4. Quantités d'exemption selon le domaine et la situation et la pays d'application


13.2 Quantités d'exemption de permis CCSN au Canada pour divers radioéléments, et ailleurs
Règlements sur les substances nucléaires et les appareils à rayonnement (CCSN)
Gazette du Canada Partie II, vol. 134, no. 13 SOR/DORS/2000-2007, p. 1235-1237.

13.3 Fiche technique ex. du Sr 90 et du Y 90 combinés, seuls et avec jauge ou pour tout autre radionucléide avec tout dispositif associé
13.4 Montages expérimentaux les plus utiles en radioprotection, ex. étalonnage, réponse angulaire, % transmission vs épaisseur de matériaux divers; facteur de rétrodiffusion vs EDA, énergie et grandeur de champ
13.5 Visite et mesures auprès de l'installation avec feuilles de travail (ex. questionnaire, schéma avec valeurs et conditions trouvées, calculs, lecture des graphiques, etc.)

14. Bibliographie

15. Annexes

15.1 Définitions

15.2 Loi et règlements sur l'énergie nucléaire, ex. au Canada (Commission canadienne de sûreté nucléaire / Canadian Nuclear Safety Commission, Ministères des Transports du Canada et du Québec, etc.; autres organismes ou aucun sur chacun des autres agents physiques visés

***************************************************************************************************

 

II- Cours de Radioprotection spécifiques (Formation en radioprotection spécifique)

1. Rayons X analytiques (spectrométrie, diffraction)

2. Rayons X médicaux (radiothérapie, radioscopie, radiographie) et paramédicaux (dentaires, chiropratiques, podiatriques)

3. Rayons X vétérinaires pour petits et gros animaux

4. Rayons X industriels pour le contrôle de qualité (soudure, pneumatique, inspection des bagages, etc.)

5. Jauges à rayons X

6. Jauges nucléaires (bêta, gamma, neutrons), ex. Sr 90, Cs 137, Am 241/Be

7. Gammagraphie industrielle (Cobalt 60, Iridium 192, Thulium 170, Ytterbium 169)

8. Blindage contre les rayons X, bêta, gamma, neutrons (sauf réacteurs nucléaires et accélérateurs de particules de hautes énergies)

9. Rayons non ionisants - UV, visible ex. lasers, infrarouge, champs magnétiques et électriques des radiofréquences, micro-ondes, kHz, 50 ou 60 Hz

10. Laboratoires de sources radioactives non scellées (médecine nucléaire, radiophamaceutique, recherche, etc.)

11. Matières radioactives dans la ferraille

12. Autres cours adaptés aux attentes du client

 

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