Soutenance mémoire
Dosimétrie de zone ou d’ambiance [13,19]
La surveillance de l’environnement ou de la surveillance de zone repose sur le concept qui lie le champ de rayonnement externe à la dose équivalente. La dose équivalente ambiante H*(d) en un point dans le champ de rayonnement est la dose équivalente qui serait produite par le champ de rayonnement à une profondeur d (en mm). Cette grandeur est utilisée pour estimer les doses dues à des rayonnements fortement pénétrants. La profondeur recommandée est 10 mm et l’on peut écrire H*(10). La majorité des appareils de contrôle d’ambiance sont étalonnés à partir de cette grandeur, laquelle donne une approximation raisonnable de la dose efficace. Pour les profondeurs 0,07 mm pour la peau et 3 mm pour l’œil, les mesures de H*(d) nécessitent que le champ de rayonnement soit uniforme sur tout le volume du dosimètre et que ce dernier ait une réponse isotrope. La dose équivalente directionnelle, H'(d,Ω) en un point dans le champ de rayonnement est la dose équivalente qui serait produite par le champ de rayonnement à une profondeur d (en mm), sur un rayon et dans une direction spécifiée Ω. Cette grandeur est utilisée pour estimer les doses dues à des rayonnements faiblement pénétrants. Les profondeurs recommandées sont de 0,07 mm (pour la peau) et de 3 mm (pour le cristallin) et l’on peut écrire H'(0,07,Ω) et H'(3,Ω) [11]. Dans le cas d’un champ unidirectionnel, la direction du champ peut être spécifiée par un angle α défini, entre les rayonnements opposé au champ incident et la direction spécifiée du point de mesure. Les mesures de H'(d,Ω) nécessitent que le champ de rayonnement soit uniforme sur tout le volume du dosimètre et que ce dernier ait une réponse angulaire bien définie.
Dosimétrie individuelle ou la dose équivalente individuelle [4,13]
Pour la surveillance individuelle, un seul concept remplace les deux grandeurs, la dose équivalente individuelle pénétrant Hp(d) et superficielle Hs(d) est la dose équivalente dans le tissu mou et dans les tissus superficiels (peau, cristallin). Ces deux grandeurs sont spécifiées en un point sur la surface du corps à une profondeur d (en mm). Les profondeurs d préconisées par la CIUMR sont :
0,07 mm pour la peau (rayonnements faiblement pénétrants) : Hp(0,07) ;
3 mm pour le cristallin (rayonnements faiblement pénétrants) : Hp(3) ;
10 mm pour le corps entier (rayonnements fortement pénétrants) : Hp(10).
En pratique, les mesures de Hp(10) et de Hp(0,07) sont réalisées en plaçant un dosimètre opérationnel à la surface du corps. La dose équivalente Hp(d) est adaptée à la fois aux rayonnements fortement pénétrants et faiblement pénétrants et dont la signification dépend de la profondeur d considérée. Les doses équivalentes individuelles Hp(d) peuvent être mesurées avec un dosimètre porté à la surface du corps et constitué d’un détecteur recouvert par une épaisseur appropriée de matériaux équivalents aux tissus mous. Toute évaluation de la dose individuelle a pour intérêt la configuration spatiale du dosimètre par rapport à l’individu, par rapport au champ de rayonnement et plus particulièrement à sa réponse spectrale en énergie et angulaire pour la grandeur considérée. La dosimétrie individuelle doit être renforcée par la dosimétrie de zone, qui consiste à placer des dosimètres dans les locaux de travail. La dosimétrie de zone a pour objectif de vérifier l’absence d’exposition dans ces locaux [10].
TRACKER modèle 6180
Le TRACKER est un appareil qui permet de simuler une valeur d’humidité et de densité connues et d’étalonner des gammadensimètres-humidimètres TROXLER modèles 3411-b, 3430, ou 3440 (fig. 9). L’opérateur peut vérifier l’exactitude de l’étalonnage sur douze profondeurs de mesure, par rétrodiffusion à 300 mm, dans les incréments de 25 mm. Pour chaque profondeur de mesure, le TRACKER se réfère sur trois densités. Les densités rapprochent du magnésium, de l’aluminium, et du magnésium/aluminium. Les mesures utilisées pour établir l’étalonnage en densité sont décelables aux normes du NIST. Pour vérifier l’étalonnage en humidité d’une jauge, le TRACKER réplique une teneur en humidité proche du sable saturé en silice. Le TRACKER est compact, raboteux, transportable, et facile à utiliser. Les poignées vigoureuses sont montées à l’avant et à l’arrière. Les grandes roulettes permettent de le déplacer d’un endroit à l’autre. Les trois arrêts sur le dessus permettent à l’opérateur d’aligner rapidement et facilement la jauge avec l’ouverture d’accès (fig. 10). La densité simulée est choisie à l’aide de la roue d’index placée sur l’avant du TRACKER. La roue d’index est positionnée sur cinq positions d’étalonnage de la densité numérotées de 1 à 5 (fig. 8), mais seulement trois de ces positions sont utilisées à une profondeur donnée.
Principe d’étalonnage du gammadensimètre-humidimètre [17]
Dans le meilleur des cas, le gammadensimètre-humidimètre est étalonnée sur un sol typique. Cependant, la composition du sol typique est irréalisable. Par conséquent, la jauge est étalonnée en utilisant un sol moyen [23]. Un sol moyen est défini par sa composition chimique entre le sol siliceux et une pierre calcaire. Son utilisation dans l’environnement est impraticable pour l’étalonnage. La densité et la teneur en humidité d’un échantillon du sol maintiennent un niveau nécessaire pour l’étalonnage. Pour éviter de tels problèmes de sol, la société TROXLER utilise une combinaison des blocs métalliques comme paramètre d’étalonnage. Ces blocs sont homogènes. Ils n’absorbent pas des quantités significatives d’humidité, maintiennent leurs dimensions physiques, et conservent l’intégrité extérieure. Les matériaux qui composent ces blocs sont différents du sol moyen. Lors de l’étalonnage d’un gammadensimètre-humidimètre, des ajustements mathématiques sont effectués pour compenser les différences en composition entre les blocs et le sol moyen [22]. L’étalonnage du gammadensimètre-humidimètre n’est pas un ensemble simple de mesures dépendantes. C’est une combinaison de plusieurs ensembles indépendants de calculs et de mesures. Un des buts principaux de l’étalonnage est de déterminer les constantes d’étalonnage. Pour avoir la valeur réelle, on multiplie à la valeur mesurée les constantes d’étalonnages.
Rappel sur la composition du béton
Le béton est un matériau composite constitué de gros et fins granulats (gravier ou pierre concassée, sable), de ciment, d’eau et d’adjuvant. Le ciment est composé d’un mélange en poudre de chaux et de calcaire argileux qui durcit avec l’eau. Pour faire du béton, on utilise du ciment gris ordinaire dit de Portland. Le ciment joue le rôle de liant du béton. On utilise généralement du sable de rivière ou de carrière débarrassé des impuretés. Les dosages sont donnés la plupart du temps en volume de sable sec. Tout comme les autres composants du mélange, l’eau doit être propre. Le dosage doit faire preuve d’une attention particulière : trop d’eau dans le béton entraîne des fissures et une perte de résistance au moment du séchage. Le gravier est composé de particules rocheuses concassées issues d’une carrière. Pour avoir une plus grande résistance du béton, on utilise les plus gros graviers. Les adjuvants sont des fluidifiants incorporés au béton en faible quantité (moins de 10 kg.m -3). Les fluidifiants ont des propriétés similaires à celles de réducteurs d’eau, mais avec une efficacité beaucoup plus importante. Ils permettent des fluidités extrêmes, utiles pour produire des bétons. Les éléments chimiques qui composent le béton, constituent de bon atténuateur et absorbeur pour les rayonnements γ et les neutrons (Annexe I). Les principales motivations sont :
– masse volumique très élevée,
– bonne caractéristique mécanique,
– épaisseur dixième relative au rayonnement γ et au neutron en termes de flux
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
Chapitre 1. GENERALITES
1.1. Rayonnements gamma (γ)
1.1.1. Interaction des photons gamma avec la matière
1.1.1.1. Effet Photoélectrique
1.1.1.2. Effet Compton
1.1.1.3. Effet de création de paire
1.1.2. Atténuation des photons dans la matière
1.1.3. Facteur d’accumulation (Build up Factor)
1.2. Rayonnement neutronique
1.2.1. Sources de neutrons
1.2.1.1. Les sources radioisotopiques
1.2.1.2. Les accélérateurs de particules
1.2.1.3. Les réacteurs nucléaires
1.2.2. Interaction des neutrons avec la matière
1.2.3. Atténuation et absorption du faisceau de neutron dans la matière
Chapitre 2. GRANDEURS ET UNITES
2.1. Grandeurs radiométriques
2.1.1. Nombre de particules
2.1.2. Flux de particules
2.1.3. Fluence de particules
2.1.4. Débit de fluence de particules
2.2. Grandeurs dosimétriques
2.2.1. Dose absorbée
2.2.2. Débit de dose absorbée
2.2.3. Coefficient massique de transfert en énergie
2.2.4. Coefficient massique d’absorption en énergie
2.2.5. Dose équivalente
Chapitre 3. RADIOPROTECTION POUR L’EXPOSITION PROFESSIONNELLE
3.1. Termes sources du photon et du neutron
3.2. Principe de protection
3.2.1. Réduction du temps d’exposition
3.2.2. Distance
3.2.3. Ecrans
3.2.4. Epaisseur dixième
Chapitre 4. DOSIMETRIE
4.1. Dosimétrie de zone ou d’ambiance
4.2. Dosimétrie individuelle ou la dose équivalente individuelle
PARTIE PRATIQUE
Chapitre 5. GAMMADENSIMETRE-HUMIDIMETRE TROXLER
5.1. Description des appareils
5.2. Principe de fonctionnement
5.2.1. Mesure de densité
5.2.2. Mesure d’humidité
5.2.3. Couche mince
Chapitre 6. ÉTALONNAGE DU GAMMADENSIMETRE – HUMIDIMETRE
6.1. TRACKER modèle 6180
6.2. Principe d’étalonnage du gammadensimètre-humidimètre
6.3. Méthode d’étalonnage du gammadensimètre-humidimètre
6.3.1. Etalonnage en densité
6.3.2. Etalonnage en humidité
6.4. Assurance qualité des mesures
Chapitre 7. PROFIL DE DOSE ET DE DEBIT DE DOSE DURANT L’ETALONNAGE
7.1. Matériels utilisés
7.1.1. Le débitmètre GRAETZ X5C
7.1.2. Le Débitmètre Thermo FH 40G-L 10
7.1.3. La sonde Thermo Fisher FHT 762 Wendi-2
7.1.4. Dosimètre thermoluminescent TLD
7.2. Profil de dose et de débit de dose pendant l’étalonnage
7.2.1. Profil de débit de doses pour les rayonnements gamma
7.2.2. Interprétation du profil de débit de dose gamma
7.2.3. Profil de débit de dose pour le neutron
7.2.4. Interprétation du profil de débit de dose neutron
7.2.5. Profil de dose
7.2.6. Interprétation du profil de dose
Chapitre 8. CONCEPTION D’UN LABORATOIRE D’ETALONNAGE POUR GAMMADENSIMETRE
8.1. Rappel sur la composition du béton
8.2. Diffusion des rayonnements dans le béton
8.3. Salle d’étalonnage
8.4. Salle de confinement des sources
8.5. Salle de stockage des appareils
8.6. Méthodes d’atténuation des rayonnements de fuite
Chapitre 9. RECOMMANDATIONS
9.1. Radioprotection dans un laboratoire d’étalonnage de TROXLER
9.1.1. Évaluation radiologique préalable et évaluation de sûreté
9.1.2. Comptabilisation des appareils et des sources radioactives
9.1.3. Classification des zones
9.1.4. Consignes de sécurité, surveillance et équipement adéquate
9.1.5. Planification du travail sous rayonnements
9.1.6. Le programme de formation
9.1.7. Assurance de la qualité
9.2. Conduite à tenir durant l’étalonnage
9.2.1. Caractéristiques de mesure
9.2.2. Profil de rayonnement
9.2.3. Procédures et précautions
9.2.4. Dose du public
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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