280
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
On remarque la très forte anisotropie à haute énergie qui s’atténue pour des
énergies d’électrons plus basses. La forme atypique autour de 90° est due à
l’autoatténuation des photons dans la cible qui n’existe plus pour des angles
supérieurs à 90°. La figure 4.25 représente l’équivalent de dose ambiant en
fonction de l’angle d’observation et pour différentes énergies d’électrons.
4.7.4 Équivalent de dose dû aux photoneutrons
Généralité sur les réactions photonucléaires
Un photon doté d’une énergie importante – au-delà de l’énergie de liaison
d’un nucléon dans le noyau en moyenne de l’ordre de 7 MeV – peut interagir
avec les noyaux du milieu pour provoquer des réactions inélastiques de type
photonucléaire, dans lesquelles des particules lourdes secondaires peuvent être
émises. Le tableau 4.20 illustre les réactions photonucléaires possibles et les
seuils associés sur l’isotope
186
W du tungstène. Les données sont issues du
Handbook de l’AIEA [18] listant un grand nombre de données sur les réactions
photonucléaires telles que les énergies seuils et les sections efficaces de réactions pour plusieurs matériaux.
Abondance
Seuils de production (MeV)
(%)
γ,n
γ,p
γ,t
γ,
3
He
γ,α
γ,2n
γ,np
γ,2p
γ,3n
28,60
7,19
8,40 12,17 14,16 –1,12 12,95 15,03 15,59 20,36
Tableau 4.20 – Réactions et seuils de production des réactions photonucléaires sur le
186
W [18], autorisé par la International Atomic Energy Agency.
Le seuil de production de neutrons sur cet isotope est de 7,19 MeV. Les
dispositifs courants susceptibles d’émettre des rayonnements secondaires de
neutrons via des photons de haute énergie sont donc les accélérateurs
d’électrons que l’on rencontre dans les domaines médicaux et industriels.
Le « risque neutron » devient dès lors significatif pour des électrons
d’énergie au-delà du seuil de production des réactions photonucléaires, situé
aux alentours de 6 MeV pour les numéros atomiques moyens et faibles. À
noter le cas particulier du béryllium dont le seuil de réaction de 1,67 MeV est
le plus faible existant.
La différence entre les seuils des réactions (γ,n) et (γ,p) est imputable à la
barrière coulombienne lors de l’émission du proton. On observe de même qu’il
faut environ trois fois l’énergie seuil d’une réaction (γ,n) pour faire une réaction (γ,3n), ce qui est déductible intuitivement. À ces réactions, il faut ajouter
la fission induite par les photons ou « photofission ». Celle-ci a lieu à partir
d’environ 5 MeV sur les noyaux fissiles et notamment sur les noyaux de
238
U.
Le rendement de photofission répond au même type de relation « énergie incidente-forme » que la fission induite par neutrons rapides sur le
238
U : plus
l’énergie des neutrons augmente et plus les « deux bosses » du rendement de
fission tendent vers un plateau équiprobable.
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
On remarque la très forte anisotropie à haute énergie qui s’atténue pour des
énergies d’électrons plus basses. La forme atypique autour de 90° est due à
l’autoatténuation des photons dans la cible qui n’existe plus pour des angles
supérieurs à 90°. La figure 4.25 représente l’équivalent de dose ambiant en
fonction de l’angle d’observation et pour différentes énergies d’électrons.
4.7.4 Équivalent de dose dû aux photoneutrons
Généralité sur les réactions photonucléaires
Un photon doté d’une énergie importante – au-delà de l’énergie de liaison
d’un nucléon dans le noyau en moyenne de l’ordre de 7 MeV – peut interagir
avec les noyaux du milieu pour provoquer des réactions inélastiques de type
photonucléaire, dans lesquelles des particules lourdes secondaires peuvent être
émises. Le tableau 4.20 illustre les réactions photonucléaires possibles et les
seuils associés sur l’isotope
186
W du tungstène. Les données sont issues du
Handbook de l’AIEA [18] listant un grand nombre de données sur les réactions
photonucléaires telles que les énergies seuils et les sections efficaces de réactions pour plusieurs matériaux.
Abondance
Seuils de production (MeV)
(%)
γ,n
γ,p
γ,t
γ,
3
He
γ,α
γ,2n
γ,np
γ,2p
γ,3n
28,60
7,19
8,40 12,17 14,16 –1,12 12,95 15,03 15,59 20,36
Tableau 4.20 – Réactions et seuils de production des réactions photonucléaires sur le
186
W [18], autorisé par la International Atomic Energy Agency.
Le seuil de production de neutrons sur cet isotope est de 7,19 MeV. Les
dispositifs courants susceptibles d’émettre des rayonnements secondaires de
neutrons via des photons de haute énergie sont donc les accélérateurs
d’électrons que l’on rencontre dans les domaines médicaux et industriels.
Le « risque neutron » devient dès lors significatif pour des électrons
d’énergie au-delà du seuil de production des réactions photonucléaires, situé
aux alentours de 6 MeV pour les numéros atomiques moyens et faibles. À
noter le cas particulier du béryllium dont le seuil de réaction de 1,67 MeV est
le plus faible existant.
La différence entre les seuils des réactions (γ,n) et (γ,p) est imputable à la
barrière coulombienne lors de l’émission du proton. On observe de même qu’il
faut environ trois fois l’énergie seuil d’une réaction (γ,n) pour faire une réaction (γ,3n), ce qui est déductible intuitivement. À ces réactions, il faut ajouter
la fission induite par les photons ou « photofission ». Celle-ci a lieu à partir
d’environ 5 MeV sur les noyaux fissiles et notamment sur les noyaux de
238
U.
Le rendement de photofission répond au même type de relation « énergie incidente-forme » que la fission induite par neutrons rapides sur le
238
U : plus
l’énergie des neutrons augmente et plus les « deux bosses » du rendement de
fission tendent vers un plateau équiprobable.