livret-rayonnements

7/30/2019 livret-rayonnements

http://slidepdf.com/reader/full/livret-rayonnements 1/12

DE L A RE C HE RC HE

À L’ I N D U ST R I E

> De la radiologie à la radioprote

LA DIVERSITÉ DES RAYONNEMENTS

LES EFFETS BIOLOGIQUESDES RAYONNEMENTS

LA RADIOPROTECTION

EXEMPLES D’APPLICATIONSDES RAYONNEMENTS

LA COLLECTION

1 > L’atome

2 > La radioactivité

3 > L’homme et les rayonnements

4 > L’énergie

5 > L’énergie nucléaire: fusion et fission

6 > Le fonctionnement d’un réacteur nucléaire

7 > Le cycle du combustible nucléaire

8 > La microélectronique

© Commissariat à l’Énergie Atomique, 2002Direction de la communicationBâtiment Siège - 91191 Gif-sur-Yvette cedexwww.cea.fr

ISSN 1637-5408.

3 > L’homme etles rayonnements



La principalesource d’irradiation naturelle est issue du radon 222,gaz naturel radioactif; elle augmente dans les régions granitiques.

introductioL

a première fois que l’homme a prisconscience qu’il était entouré de rayon-

nements invisibles, c’est en 1895, quandWilhelm Roentgen met en évidence qu’uneplaque photographique peut être impressionnéepar un rayonnement invisible pouvant traverserla matière. Il appelle X ce rayonnement inconnu.Les médecins comprennent immédiatementson intérêt et l’utilisent pour leurs recherchesmédicales: c’est le début de la radiologie.

“Depuis son apparition sur terre,l’homme est exposé à une multitudede rayonnements. Il a découvert cephénomène à la fin du XIXe siècle.”

Cependant, des praticiens et des radutilisant fréquemment ces rayonnemeleurs patients tombent malades. L’hrend alors compte qu’à fortes doses, diation est dangereuse et qu’il faut dprotéger. Dès les années 1920, se ccommissions internationales pour déréglementations sur l’utilisation des ments et sur la radioprotection de l’

> INTRODUC

L’h o m m e

e t l e s r a y o n n

e m e n t s

Des rayonaux multipfacettes: cémis par lla radiogret le traited’objets d

> INTRODUC

De la radiologie à la radioprotection 3 > L’homme et les rayonnements

> SOMMAIRE2

De la radiologie à la radioprotection 3 > L’homme et les ray

Conception et réalisation: Spécifique - Photo de couverture: © PhotoDisc - Illustrations: YUVANOE - Impression: Imprimerie de Montligeon - 09/2002

EXEMPLES D’APPLICATIONSDES RAYONNEMENTS 18

La radiographie et

la radiothérapie en médecine 19La stérilisation d’objetspar rayonnements gamma 20

L’utilisation des rayonnementsdans l’industrie 22

LA DIVERSITÉDES RAYONNEMENTS 4

Notre monde,un bain de rayonnements 5

Les différents rayonnementsionisants 6

La pénétration desrayonnements dans la matière 7

L’énergie absorbéepar la matière 7

LES EFFETS BIOLOGIQUESDES RAYONNEMENTS 8

L’étude des effetsdes rayonnements 9

Les effets immédiats 10

Les effets à long terme 10

Les modes d’expositionaux rayonnements 11

L’exposition de l’hommeaux rayonnements 13

L’exposition naturelle 13

L’exposition artificielle 14

LA RADIOPROTECTION 15

Les règles de radioprotection 16

Les normes internationalesde radioprotection 17

Au niveau national 17

©

P h o t o D i s c

©

P h o t o D i s c / C E A



> LA DIVERSITÉ DES RAYONNEM

SOLEIL, ESPACE, ÉLÉMENTSRADIOACTIFS… LES SOURCES DERAYONNEMENT SONT MULTIPLES.

NOTRE MONDE, UN BAINDE RAYONNEMENTSL’homme est exposé aux rayonnements depuisson apparition sur terre. Il est, par exemple,exposé aux rayonnements solaires,c’est-à-direà la lumière visible provenant du Soleil, laquelles’accompagne de rayonnements invisiblesconnus sous le nom de rayonnements ultra-violets et infrarouges. Ces rayonnements sontdes ondes électromagnétiques comme le sontaussi les ondes radio, les rayons X et les rayonsgamma.

La diversitédes rayonnementsL’homme est également exposé à rayonnements invisibles qui provienl’espace et du Soleil, connus sous lerayonnements cosmiques. Ces rayonde très grande énergie (ondes et pasont capables de traverser d’épaissesde roches.Les éléments radioactifs présents dans n

ronnement émettent des rayonnement

bêta et gamma (voir livret La radioacti

rayonnements gamma sont des ondesmagnétiques tandis que les rayonneme

De la radiologie à la radioprotection 3 > L’homme et les ray

4

De la radiologie à la radioprotection 3 > L’homme et les rayonnements

Les différents rayonnements

©

P h o t o D i s c

Rayonnements cosmiques

Rayonnements alpha et bêta

Rayonnements X

Rayonnements ultraviolets

RAYONNEMENTS IONISANTS RAYONNEMENTS NON IONISANTS

P A R T I C U L E S

R A Y O N N E M E N T S É L E C T R

O M A G N É T I Q U E S

Rayonnementsinfrarouges

Ondes r

Micro-ondes

Lumièrevisible

Neutrons

Rayonnements gamma



> LA DIVERSITÉ DES RAYONNEM6 > LA DIVERSITÉ DES RAYONNEMENTS

et bêta sont des particules qui sont respec-tivement un noyau d’hélium et un électron.L’activité d’un élément radioactif, c’est-à-direle nombre de désintégrations par seconde dansune certaine masse de cet élément,est mesurée

en becquerels. Parmi les rayonnements parti-culaires existent aussi les neutrons.

LES DIFFÉRENTSRAYONNEMENTS IONISANTSLes rayonnements les plus énergétiques trans-fèrent assez d’énergie aux électrons de lamatière pour les arracher de leur atome. Lesatomes ainsi privés de certains de leursélectrons sont alors chargés positivement. Lesatomes voisins qui accueillent les électrons se

Les autres rayonnements sont appelés rayon-

nements non ionisants et comprennent les ondesélectromagnétiques les moins énergétiques.

LA PÉNÉTRATIONDES RAYONNEMENTSDANS LA MATIÈREPar leur énergie, les rayonnements ionisants

sont pénétrants, c’est-à-dire qu’ils peuventtraverser la matière. Cependant,le pouvoir de

pénétration est différent pour chacun d’entre

eux, ce qui définit des épaisseurs différentesde matériaux pour se protéger.Mentionnons que les positons (rayonnementsbêta plus) sont pratiquement absorbés sur place:

un positon s’annihile avec le premierrencontré sur son passage en formant dtons gamma, ce qui ramène le problèmdu rayonnement gamma (voir schéma c

L’ÉNERGIE ABSORBÉEPAR LA MATIÈRELorsqu’un rayonnement pénètre la minteragit avec elle et lui transfère de La dose absorbée par la matière carac

transfert d’énergie.

L’unité de dose absorbée par la matiègray (Gy) qui est équivalent à un joule

par kilogramme de matière.

chargent négativement. Les atomes chargéspositivement ou négativement sont appelésions.Les rayonnements capables de provoquer

de telles réactions sont dits ionisants (voirschéma page 5).

Les rayonnements ionisantsregroupent:• les rayonnements cosmiques,

• les ondes électromagnétiques les plus éner-

gétiques, soit les rayonnements X et gamma.

Les rayons X peuvent être produits par unfaisceau d’électrons envoyé sur une ciblemétallique. Ces électrons interagissent avecles électrons des atomes du métal, les fontchanger d’énergie et émettre des rayons X.Les rayons gamma sont émis par des atomesradioactifs lors de leur désintégration:• les rayonnements alpha, bêta plus et bêta

moins (particules émises par des atomesradioactifs lors de leur désintégration),• les neutrons libres qui sont surtout pré-sents dans les réacteurs nucléaires ; ils sontémis, par exemple, lors de la fission d’atomesd’uranium 235 (voir livret Le fonctionnement

d’un réacteur nucléaire ). Ils sont indirecte-ment ionisants car c’est leur capture par lesnoyaux ou leur interaction avec ceux-ci quigénère des rayonnements gamma et/oudiverses particules. Les neutrons sont aussiprésents aux altitudes de vol des avions longcourrier et subsoniques: ils participentà 30% de la dose reçue par le personnelnavigant.

“Le pouvoir pénétrant desrayonnements ionisants estvariable selon leur nature.”

De la radiologie à la radioprotection 3 > L’homme et les rayDe la radiologie à la radioprotection 3 > L’homme et les rayonnements

Unité mesura(voir livret L’é

©

C E A / A .

G o n i n

Particules alpha

Particules bêta moins: électrons

Rayonnements X et gamma

Neutrons

• Particules alpha. Pénétration très faible dans l’air.Une simple feuille de papier est suffisante pourarrêter les noyaux d’hélium.

• Particules bêta moins: électrons. Pénétration faible.Parcourent quelques mètres dans l’air.Une feuille d’aluminium de quelques millimètres peutarrêter les électrons.

• Rayonnements X et gamma. Pénétration très grafonction de l’énergie du rayonnement: plusieucentaines de mètres dans l’air. Une forte épais

de béton ou de plomb permet de s’en protéger• Neutrons. Pénétration dépendante de leur énergUne forte épaisseur de béton, d’eauou de paraffine arrête les neutrons.

POUVOIR DE PÉNÉTRATION DES RAYONNEMENTS IONISANTS

Cœur du réacteur Osiris où se produitla fission d’atomes.



L’ÉTUDE DES EFFETSDES RAYONNEMENTSLes effets des rayonnements ultraviolets (Soleil)sont bien connus du grand public. Si, à faiblesdoses, ils apparaissent assez inoffensifs, à fortedose, certains peuvent présenter des dangers.Par exemple, des expositions prolongées au soleilprovoquent des coups de soleil, des brûluresdues à la présence des rayonnements ultravio-lets. À long terme, elles peuvent même être lacause de cancers.Les rayonnements ionisants contribuent à uneionisation des molécules présentes dans lesorganismes vivants. Selon la dose reçue et letype de rayonnements, leurs effets peuvent être

À FORTE DOSE, LES RAYONNEMENTSIONISANTS SONT DANGEREUX POURL’HOMME.

Les effets biologiquesdes rayonnementsplus ou moins néfastes pour la sanapproches sont utilisées pour étudi

différents effets biologiques: l’épidé

et l’expérimentation sur des moléculelules d’organismes vivants. L’épidéconsiste à observer les effets sur destions qui ont subi des irradiations d’origrelle ou artificielle (populations d’HiroNagasaki, premiers radiologues et tradans les mines d’uranium…).Par ailleurs, grâce à l’expérimentationcheurs observent, en particulier, les perturbations engendrés par les rayonionisants sur l’ADN (très longue molésente dans les cellules vivantes, su

> LES EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEM


8

©

C E A / L .

S a b a t i e r

Effets liés à une irradiation homogène

Pas de symptômespathologiquesidentifiés en relationavec l’irradiation.

0à 0,25 gray

Quelques nausées,légèrechutedu nombre deglobules blancs.

0,25 à 1 gray

Vomissements,modificationnette de la formulesanguine.

1à 1,25 gray

Dose mortelle pourune personne surdeux, hospitalisationobligatoire.

2,25 à 5 grays

Décès quasi c

Au-delà de



rayonnements (cas par exemple d’ugraphie du thorax).• L’exposition interne (contamination

est possible lorsque des substances

tives se trouvent à l’intérieur de l’org

Celles-ci provoquent une irradiationElles ont pu pénétrer par inhalation, ption, par blessure de la peau, et se dis

ensuite dans l’organisme. On parle contamination interne. Celle-ci ne clorsque les substances radioactivesparu de l’organisme après un tempsmoins long parélimination naturelle etsance radioactive (voir livret La radio

ou par traitement.

peut pas prédire pour une personne donnée).Les rayonnements alpha, qui sont de grossesparticules (noyaux d’hélium), sont rapidementfreinés lorsqu’ils pénètrent à l’intérieur d’unmatériau ou d’un tissu vivant et déposent leurénergie localement. Ils sont donc, à doseabsorbée égale, plus perturbateurs que desrayonnements gamma ou X, lesquels pénètrentplus profondément la matière et étalent ainsileur dépôt d’énergie.Pour rendre compte de la nocivité plusou moins grande des rayonnements à dose

l’information génétique). Ils analysent aussi lesmécanismes de réparation qu’une cellule estcapable de mettre en jeu lorsque sa moléculed’ADN a été détériorée. L’épidémiologie etl’expérimentation permettent de mieux connaîtreles effets des rayonnements ionisants afin de

définir des règles et des normes de radiopro-

tection et de soigner les personnes ayant subi

des irradiations accidentelles.

LES EFFETS IMMÉDIATSUne forte irradiation par des rayonnements ioni-sants provoque des effets immédiats sur lesorganismes vivants comme, par exemple, desbrûlures plus ou moins importantes. La dose

absorbée (en grays) est utilisée pour caracté-

riser les effets immédiats, consécutifs à defortes irradiations (accidentelles ou thérapeu-tiques pour soigner un cancer). Par exemple,les radiothérapeutes utilisent la dose absorbéepour quantifier l’énergie délivrée dans lestumeurs qu’ils traitent par irradiation.Le schéma de la page précédente donne leseffets d’une irradiation homogène sur le corps.Lors d’une radiothérapie, les médecins peu-vent délivrer localement des doses allant jus-qu’à 40 grays sur la tumeur à traiter.

LES EFFETS À LONG TERMELes expositions à des doses plus ou moinsélevées de rayonnements ionisants peuventavoir des effets à long terme sous la forme

de cancers et de leucémies. Ces effets semanifestent de façon aléatoire (que l’on ne

absorbée égale, il a fallu introduire pourchacun d’eux un “facteur de qualité”. Enmultipliant la dose absorbée (en grays) par cefacteur, on obtient une mesure de l’effet bio-logique d’un rayonnement reçu que l’onappelle la dose équivalente.L’unité de dose équivalente, utilisée pour mesu-rer l’effet des rayonnements sur les tissusvivants, est le sievert (Sv).

Cependant, le risque biologique n’est pasuniforme pour l’ensemble de l’organisme. Ildépend de la radiosensibilité de l’organe irra-dié et les spécialistes définissent une nouvelledose, la dose efficace (aussi exprimée en sie-verts) qui tient compte de ces différencesde sensibilité des organes et définitle risque

d’apparition à long terme d’un cancer dans

l’organisme entier.

LES MODES D’EXPOSITIONAUX RAYONNEMENTSSelon la manière dont les rayonnements attei-gnent l’organisme, on distingue deux modesd’exposition: externe ou interne.• L’exposition externe de l’homme aux rayon-

nements provoque une irradiation externe.

Elle a lieu lorsque celui-ci se trouve exposé à

des sources de rayonnements qui lui sontextérieures (substances radioactives sousforme de nuage ou de dépôt sur le sol, sourcesà usage industriel ou médical…). L’expositionexterne peut concerner tout l’organisme ouune partie seulement de celui-ci. Elle cessedès que l’on n’est plus sur la trajectoire des

“Les effets sont variables selonles individus, les doses et les sourcesd’exposition (interne ou externe).”

MESURES DE LA RADIOACTIVITÉLE BECQUEREL

Un échantillon radioactif se caractérise par sonactivité qui est le nombre de désintégrations denoyaux radioactifs par seconde qui se produisenten son sein. L’unité d’activité est le becquerel,de symbole Bq.1 Bq = 1 désintégration par seconde.

LE GRAY

L’unité qui permet de mesurer la quantitéde rayonnements absorbés – ou dose absorbée – parun organisme ou un objet exposé aux rayonnementsest le gray (Gy). Le gray a remplacé le rad en 1986.1 gray = 100 rads = 1 joule par kilo de matière

irradiée.LE SIEVERT

Les effets biologiques des rayonnements sur unorganisme exposé (selon sa nature et les organesexposés) se mesurent en sievert et s’exprimentégalement en “équivalent de dose”. L’unité la pluscouramment usitée est le millisievert, ou millièmede sievert (voir livret La radioactivité ).

Les rayonnements peuvent affec

humain par irradiation externe

> LES EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEM


> LES EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS10



> LES EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEM> LES EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS12

La décroissance radioactive est la suivante:– pour l’iode 131 (131I): 8 jours;– pour le carbone 14 (14C): 5700 ans;– pour le potassium 40 (40K): 1,3milliard d’an-

nées.Tous les radioéléments ne sont pas éliminésnaturellement (urines…) à la même vitesse. Cer-tains peuvent s’accumuler dans des organesspécifiques (os, foie…) avant d’être évacués ducorps. Pour chacun des éléments radioactifs,on définit, en plus de sa période radioactive,une période biologique, temps au bout duquella moitié de l’activité d’une substance radio-active a été éliminée de l’organisme, par desvoies naturelles.

L’EXPOSITION DE L’HOMMEAUX RAYONNEMENTSPour apprécier à leur juste valeur les risquesliés aux rayonnements ionisants, il est néces-saire de regarder l’exposition naturelle del’homme à laquelle il a toujours été soumis.Tous les organismes vivants y sont adaptés etsemblent capables de corriger,jusqu’à un cer-tain degré, les dégâts dus à l’irradiation.En France, l’exposition annuelle de l’homme

aux rayonnements ionisants est d’environ

deux millisieverts. En plus de cette radioacti-vité naturelle, nous sommes exposés à desrayonnements provenant de sources artifi-cielles. Ces rayonnements sont du même typeque ceux émis par des sources naturelles etleurs effets sur de la matière vivante sont, àdose égale, identiques. Ce sont essentiellement

les radiographies médicales ou dentai

lement 1,5% provient d’autres sourceles retombées des essais aériens denucléaires et les retombées de l’de Tchernobyl.

L’EXPOSITION NATURELLELes rayonnements ionisants que nous de sources naturelles ont des origineset se répartissent en trois principaux• les rayonnements cosmiques

Ils proviennent de l’espace extra-teren particulier du Soleil. En Europe, iduisent, pour tous ceux qui vivent à tude voisine du niveau de la mer, pardiation moyenne d’environ 0,30 mipar an. Lorsqu’on s’élève en altitudesition aux rayonnements augmente;• les éléments radioactifs contenus da

Il s’agit principalement de l’uranthorium ou du potassium. Ces élémevoquent en moyenne pour chacun deFrance une irradiation d’environ 0,3sievert par an. Il faut noter que dans crégions de France et du monde, docontient des roches comme le granitdiations sont plus fortes;

• les éléments radioactifs naturels q

absorbons en respirant ou en nous nou

Des émanations gazeuses de certaduits issus de la désintégration de l’contenu dans le sol tel que le radopotassium des aliments dont nous fixpartie dans notre organisme provoqu

“Qu’ils soient d’origine naturelleou artificielle, les rayonnementsionisants produisent les mêmeseffets sur la matière vivante.”


RADIOACTIVITÉNATURELLE

Selon le type de rayonnement,l’effet produit sur la matière vivanteest différent.Cette dose s’exprime en sievert (Sv),on parle de dose équivalente.

0,1 Sv = 100 mSv

LES SOURCESD’EXPOSITIONET LEUR EFFET

Sud-Ouestde l’Inde, Brésil

Scanner abdominal

En France (radioactiviténaturellemoyenne)

À 4500 m d’altitude

Vol Paris/New York(aller-retour)

Incidences des centralesnucléaires sur le voisinage

Exposition médicalemoyenne (scanner,radiographie…)

Radiographie dentairepanoramique

Retombées des essaisaériens des années 60

RADIOACTIVITÉARTIFICIELLE

Dose moyenneen mSv par an



La radioprotection

POUR PROTÉGER LA POPULATION ET LESTRAVAILLEURS, DES MESURES ONT ÉTÉ FIXÉÀ L’ÉCHELLE INTERNATIONALE ET NATIONAL

> LA RADIOPROTEC


14

©

C E A / G o n i n

> LES EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS

chacun d’entre nous, en moyenne, une irra-diation de 1,55 millisievert par an. La prin-cipale source d’irradiation naturelle est leradon 222, gaz naturel radioactif. Elle repré-sente environ un tiers de l’irradiation reçueet augmente dans les régionsgranitiques.

L’EXPOSITION ARTIFICIELLEPour chaque habitant, l’exposition annuellemoyenne aux sources artificielles d’irradiationest d’environ 1 millisievert. Celles-ci sontprincipalement:

• les irradiations médicales

Il s’agit principalement des radiographies médi-cales et dentaires qui provoquent une irradia-tion externe proche de 1 millisievert par an(moyenne en France);• les activités industrielles non nucléaires

La combustion du charbon, l’utilisation d’en-grais phosphatés, la télévision, les montresà cadrans lumineux entraînent, en moyenne,

une irradiation de 0,01 millisievert par an ;• les activités industrielles nucléaires

Les centrales nucléaires, les usines de retrai-tement, les retombées des anciens essaisnucléaires atmosphériques et de Tchernobyl,etc., exposent chaque homme en moyenne à0,002 millisievert par an.

Le granite est une roche riche enuranium qui par désintégrationssuccessives va engendrer du radon.

“60% de la radioactivité à laquellenous sommes soumis est d’originenaturelle.”

Les sources de radioactivité en France (source CEA/IRSN)

Autres (rejets del’industrie, retombées

atmosphériques…)

Applications médicales

Radon

Corps humainRayonnements cosmiques (10,9%)Rayonnements telluriques (13,6%)

24,5%

0,3%

32,7%

34,3%

8,2%

16



LES NORMES INTERNATIONALESDE RADIOPROTECTIONLa prise de conscience du danger potentiel d’uneexposition excessive aux rayonnements ionisantsa amené les autorités à fixer des normes régle-mentaires pour les limites de doses. Ces limitescorrespondent à un risque supplémentaireminime par rapport au risque naturel, ce qui lerend donc acceptable.• Depuis 1928, la Commission internationale

de protection radiologique (CIPR) rassemble

des médecins, physiciens, biologistes… de tous

pays.Cette autorité scientifique indépendanteémet des avis précieux en matière de radio-

protection, pour les réglementations propresà chaque État.• L’UNSCEAR (United Nations Scientific

Committee on the Effects of Atomic Radia-

tion ) réunit des scientifiques représentant21 nations. Il a été créé en 1955 au sein del’ONU pour rassembler le maximum de donnéessur les niveaux d’exposition dus aux diversessources de rayonnements ionisants et leursconséquences biologiques, sanitaires et envi-ronnementales. Il constitue un bilan régulierde ces données, mais également une éva-luation des effets en étudiant les résultats

expérimentaux, l’estimation des doses, lesdonnées humaines.•Au niveau européen, l’Union européenne reprendces avis dans ses propres normes ou directives.Les normes légales de radioprotection donnent:• une limite de dose efficace de 1 mSv/an pourla population et de 20 mSv/an en moyenne sur

Le “dosimètre” permet de mesurerla quantité de rayonnements auquel

le travailleur est soumis.

5 ans pour les personnes directementaux travaux sous rayonnements ionisantrie nucléaire, radiologie médicale);• une limite de dose équivalente (or150 mSv pour le cristallin (œil) et 5pour la peau, les mains.Le législateur divise par 20 les dosesibles des travailleurs pour la populatconsidère que celle-ci comporte des tous âges, de tous états de santé et qupas si bien suivis médicalement…

AU NIVEAU NATIONALEn France, la radioprotection relève

titut de radioprotection et de sûreté (IRSN), placé sous la tutelle conjoministres chargés de la Défense, de lnement, de l’Industrie, de la Rechercla Santé. Il a été créé en février 200réunion de l’Institut de protection et dnucléaire (IPSN) et de l’Office de pcontre les rayonnements ionisants (OL’IRSN réalise des recherches, des eet des travaux dans les domaines de nucléaire, de la protection contre lnements ionisants, du contrôle et de ltion des matières nucléaires, et de la p

contre les actes de malveillance.

> LA RADIOPROTEC


> LA RADIOPROTECTION16

©

C E A / A .

G o n i n

cace permet de maintenir une faible concen-tration de radon dans l’air que respirent lesmineurs.Les travailleurs pouvant être soumis à des

rayonnements ionisants lors de leur activité

(industries nucléaires, médecins, radio-logues…) portent un “film” ou “dosimètre”

qui mesure la quantité de rayonnements aux-

quels ils ont été soumis. Ces dispositifs per-mettent de s’assurer que la personne n’a pasreçu une dose supérieure à la norme toléréeou d’en mesurer l’importance.

LES RÈGLESDE RADIOPROTECTIONLa radioprotection est un ensemble de mesuresdestinées à assurer la protection sanitaire dela population et des travailleurs.Trois règles de protection contre toutes lessources de rayonnements sont:• s’éloigner de la source de rayonnements, carleur intensité diminue avec la distance;• mettre un ou plusieurs écrans entre la source

de rayonnements et les personnes (par exemple,dans les industries nucléaires, de multiplesécrans protègent les travailleurs. Ce sont desmurs de béton, des parois en plomb et des

verres spéciaux chargés en plomb);• diminuer au maximum la durée de l’exposi-

tion aux rayonnements.Ces mesures de radioprotection peuvent êtrecomparées à celles que l’on prend contre lesultraviolets: utilisation d’une crème solaire quiagit comme un écran et limitation de l’exposi-tion au Soleil.Pour les sources radioactives émettant desrayonnements, deux autres recommandationssont à ajouter aux précédentes:• attendre, quand cela est possible, la décrois-sance naturelle radioactive des éléments;

• utiliser la dilution lorsque l’on a affaire à desgaz radioactifs.Par exemple, les installations nucléaires nesont pas démantelées aussitôt leur arrêt, defaçon à attendre une diminution de l’activitédes zones concernées. Dans les mines d’ura-nium souterraines, une ventilation très effi-

“Plusieurs commissions indépendantesont amené les autorités à fixer des normeréglementaires pour les limites de doses

18



d’applications desrayonnements

LA RADIOGRAPHIEET LA RADIOTHÉRAPIEEN MÉDECINELa radiographie médicale utilise la capacitéqu’ont les rayons X de traverser le corps humain.Les différents tissus (os, muscles) ne laissenttoutefois pas passer les rayons X de la mêmefaçon: les os sont plus opaques et les musclessont plus transparents. Une radiographie permetdonc de voir par contraste le squelette et, parexemple, d’observer une fracture pour mieux lasoigner. Elle permet également de regarder sides tissus sont endommagés par une maladie:les radiographies des poumons, couramment

pratiquées, donnent au médecin d’importantesinformations sur l’état de santé du patient.Le tomographe (ou scanner) à rayons X est unemachine qui, à partir d’un grand nombre de

LES RAYONNEMENTS SONT D’UNE TRÈSGRANDE UTILITÉ EN MÉDECINE ET DANSL’INDUSTRIE.

projections (quelques centaines à quelliers) sur un détecteur linéaire, d’un caet d’un logiciel de reconstructiond’obtenir des “coupes”, soit du corps ede parties du corps (crâne…), et est utla localisation précise de lésions, tumUn autre outil utilisant les rayons X, cdes chercheurs du CEA avec la collaboGeneral Electric MSE (Medical Systemest le morphomètre. Cet appareil permla première fois, d’acquérir et de visutrois dimensions un organe complet qualité d’image inégalée. En particulenfin possible de visualiser et de m

par voie informatique soit un réseau vcomplet, soit une structure osseuse.

Le morphomètrepermeet de visualiser un orga

en trois

“La radiographie médicale utilisela capacité qu’ont les rayons X detraverser le corps humain.”

> EXEMPLES D’APPLICATIONS DES RAYONNEM


18

©

P h o t o D i s c

©

C E A

Exemplesd’applications desrayonnements

20



Dans le souci de toujours diminuer la dose reçuepar les patients, Georges Charpak, un Françaisprix Nobel de physique 1992, a imaginé undétecteur de rayonnements très sensible per-mettant de diminuer par 2 ou 3 cette dose endonnant les mêmes informations qu’un détec-teur traditionnel.Une autre grande application des rayonnementsen médecine est la radiothérapie ou traitementpar les rayonnements ionisants. Quelques moisaprès la découverte des rayons X, il y a un peuplus d’un siècle, on s’aperçut que l’action bio-logique des rayonnements pouvait être utilisée,à forte dose, pour traiter les cancers. Les cel-

lules tumorales, parce qu’elles se divisent rapi-dement, sont plus sensibles que les autres auxrayonnements ionisants. En envoyant sur cescellules une certaine dose de rayonnements, ilest possible de les tuer et d’éliminer la tumeur.Aujourd’hui, près de la moitié des personnesqui ont pu être guéries d’un cancer l’ont étégrâce à la radiothérapie.

LA STÉRILISATION D’OBJETSPAR RAYONNEMENTS GAMMA

Irradiation du matériel

chirurgical et des alimentsL’irradiation est un moyen privilégié pour détruireà froid les micro-organismes (champignons, bac-téries, virus…). De ce fait de nombreuses appli-cations des rayonnements existent pour lastéri-

lisation d’objets.Par exemple, la majorité du maté-riel médico-chirurgical (seringues jetables, etc.)

est aujourd’hui radio-stérilisée par des inspécialisés. De la même façon, le traiteirradiations d’ingrédients alimentaired’améliorer l’hygiène des aliments: stédes épices, élimination des salmonellevettes et des cuisses de grenouilles… Cnique porte aussi le nomd’ionisation des

Irradiation d’objets d’artLe traitement par des rayons gammd’éliminer les larves, insectes ou bactéà l’intérieur des objets, afin de les prla dégradation. Cette technique estdans le traitement de conservation e

tauration d’objets d’art, d’ethnologiechéologie. Elle est applicable à différede matériaux: bois, pierre, cuir…Une autre technique permet de consvestiges très dégradés: statues rongéevers, épaves anciennes en bois gorgé dDans ce cas, un traitement d’imprégnune résine photosensible, suivi d’un ment (polymérisation) sous irradiationde consolider puis de restaurer les œucédé dit “Nucléart”).

“L’irradiation permet de détruire à froid lesmicro-organismes comme les champignons,les bactéries ou les virus.”

“Le traitement pardes rayons gammapermet de protégeles objets d’artde la dégradation.”

Fabrication de radioéléments, utilisés en médecinenucléaire pour le traitement des cancers, dans l’un desréacteurs de recherche du CEA, Osiris.

L’irradiation par rayonnements gammapermet de stériliser des épices.



> EXEMPLES D’APPLICATIONS DES RAYONNEMENTS20

©

C E A / A .

G o n i n

©

P h o t o D i s c

©

C E A

Cellule d’irradiation d’objets d’artvue à travers un hublot.

22



L’UTILISATIONDES RAYONNEMENTSDANS L’INDUSTRIE

Élaboration de matériauxL’irradiation provoque, dans certaines condi-tions, des réactions chimiques qui permettentl’élaboration de matériaux plus résistants, pluslégers, capables de performances supérieures.C’est la chimie sous rayonnement, dont les appli-cations sont nombreuses en médecine et dansl’industrie (par exemple isolants, câbles, gainesthermorétractables dans l’industrie électrique…).



> EXEMPLES D’APPLICATIONS DES RAYONNEMENTS22

©

C E A

Convertisseu

en haut de l’isa représentneutronograp

Quatrejauges nucléaires mesurent en continu lesturbidité des eaux du barrage de Genissiat, sur le

d’en contrôler les lâch

Dans les aéroports, les rayonnements Xservent à visualiser les objets contenusà l’intérieur des bagages.

“La capacité des rayonnementsà traverser la matière est utiliséedans le milieu industriel.”

Radiographie et neutronographieOn peut voir à travers la matière, en utilisantdes sources de rayonnements ou de particules:• la radiographie industrielle (X ou gamma)

est très utilisée en chaudronnerie, pour lesconstructions soudées, dans les constructionsnavales, pour le pétrole, en pétrochimie, dansl’aéronautique, pour la construction des cen-trales nucléaires, dans le génie civil (char-pentes métalliques, structures en béton pré-contraint…). Ces examens radiographiquesconsistent, comme en médecine, à enregis-trer l’image de la perturbation d’un faisceaude rayonnements X (ou gamma) provoquée par

l’objet à contrôler. Ils permettent sans détruirele matériau de repérer les défauts. Les rayon-nements X servent aussi à visualiser les obje tscontenus à l’intérieur des bagages dans lesaéroports.

• la neutronographie, pour certains typesd’examens, se sert des neutrons commesource de rayon-nements. En effet,et contrairementaux rayons X, lesneutrons peuvent aisément traverser des maté-

riaux de forte densité (tels l’acier et le plomb)et sont très bien adaptés à l’imagerie desmatériaux riches en hydrogène. Par exemple,la neutronographie permet de voir l’arrange-ment et la continuité d’une poudre explosiveà travers une paroi en acier. Ainsi, la qualitédes dispositifs pyrotechniques utilisés dans la ©

C E A

fusée Ariane est contrôlée au CEA par cettetechnique. Loin d’être concurrents, la radio-graphie X et la neutronographie sont complé-mentaires.

Jauges radiométriquesLes jauges radiométriques utilisent des sourcesradioactives scellées, émettrices de rayonne-ments gamma, de particules bêta ou de neutrons.Elles servent au contrôle des niveaux de rem-plissage, à la mesure des densités de fluides dans

les canalisations, à la mesure des épaisseurs oudes grammages (de la feuille de papier aux tôlesd’acier), à l’analyse des minerais et des alliages…

Rappelons que le neutron n’est pasd’origine radioactive, mais provientdes réacteurs nucléaires etde l’interaction du rayonnementcosmique avec l’atmosphère.

©

P h o t o D i s c

Documents

livret-rayonnements