242
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
4.2 Cas des neutrons
Pour caractériser l’équivalent de dose dû à un champ de neutrons,
l’approche reste identique, à savoir pondérer un débit de fluence par le coefficient de conversion de la grandeur dosimétrique recherchée. Aussi le calcul est
subordonné à la connaissance de la fluence et des énergies de neutrons au point
d’observation.
Dans un premier temps, nous allons étudier les réactions nucléaires pouvant
engendrer des neutrons.
4.2.1 Réactions nucléaires
À la différence des processus de désintégration radioactifs, les réactions nucléaires sont des transformations résultant de la collision de deux corps. Cette
réaction se produit par interactions d’un projectile en mouvement (proton,
neutron, alpha, ions...) sur un noyau cible au repos. La figure 4.2 symbolise la
réaction résultant de la collision d’un noyau (X) par un projectile (a) ayant
pour conséquence la création d’un noyau (Y) et d’un produit léger (b).
a
X
φ
θ b
Y
Figure 4.2 – Symbolisation d’une réaction nucléaire.
La réaction symbolisée par la figure 4.2 peut s’écrire selon l’équation (4.4)
et conventionnellement selon (4.5).
a + X → b + Y
(4.4)
X(a,b)Y
(4.5)
Il faut noter que lors d’une collision il y a conservation de l’énergie totale,
de l’impulsion, de la charge électrique et du nombre total de nucléons.
Dans le domaine des « basses » énergies, on peut considérer que pour des
énergies cinétiques inférieures à 100 MeV/nucléons le formalisme classique
donne une bonne approximation. Si nous considérons la loi de la conservation
de l’énergie totale et le bilan énergétique de la réaction, on obtient l’équation
(4.6), avec (mX) la masse au repos du noyau cible X ; (ma) la masse de la particule incidente a ; (Ta) l’énergie cinétique de la particule a ; (mY) la masse du
noyau résultant Y ; (mb) la masse de la particule émise b ; (Tb) l’énergie cinétique de la particule b.
+
+
=
+
+
+
2
2
2
2
a
a
X
b
Y
b
Y
T m c m c
T T
m c m c
(4.6)
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
4.2 Cas des neutrons
Pour caractériser l’équivalent de dose dû à un champ de neutrons,
l’approche reste identique, à savoir pondérer un débit de fluence par le coefficient de conversion de la grandeur dosimétrique recherchée. Aussi le calcul est
subordonné à la connaissance de la fluence et des énergies de neutrons au point
d’observation.
Dans un premier temps, nous allons étudier les réactions nucléaires pouvant
engendrer des neutrons.
4.2.1 Réactions nucléaires
À la différence des processus de désintégration radioactifs, les réactions nucléaires sont des transformations résultant de la collision de deux corps. Cette
réaction se produit par interactions d’un projectile en mouvement (proton,
neutron, alpha, ions...) sur un noyau cible au repos. La figure 4.2 symbolise la
réaction résultant de la collision d’un noyau (X) par un projectile (a) ayant
pour conséquence la création d’un noyau (Y) et d’un produit léger (b).
a
X
φ
θ b
Y
Figure 4.2 – Symbolisation d’une réaction nucléaire.
La réaction symbolisée par la figure 4.2 peut s’écrire selon l’équation (4.4)
et conventionnellement selon (4.5).
a + X → b + Y
(4.4)
X(a,b)Y
(4.5)
Il faut noter que lors d’une collision il y a conservation de l’énergie totale,
de l’impulsion, de la charge électrique et du nombre total de nucléons.
Dans le domaine des « basses » énergies, on peut considérer que pour des
énergies cinétiques inférieures à 100 MeV/nucléons le formalisme classique
donne une bonne approximation. Si nous considérons la loi de la conservation
de l’énergie totale et le bilan énergétique de la réaction, on obtient l’équation
(4.6), avec (mX) la masse au repos du noyau cible X ; (ma) la masse de la particule incidente a ; (Ta) l’énergie cinétique de la particule a ; (mY) la masse du
noyau résultant Y ; (mb) la masse de la particule émise b ; (Tb) l’énergie cinétique de la particule b.
+
+
=
+
+
+
2
2
2
2
a
a
X
b
Y
b
Y
T m c m c
T T
m c m c
(4.6)