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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
parcours étant inférieur à la profondeur à laquelle se situe la couche sensible de
la peau, c’est-à-dire 70 μm de tissus (cf. chapitre 2).
La portée des α dans l’air sec à 15°C et sous une pression de l’atmosphère
est approximativement donnée par la formule (5.3) [5].
air
0,56
4 MeV
cm
1,24
2,62
4
8 MeV
E
E
R
E
E
α
α
α
α
<
°
ª º = ®
¬ ¼
−
≤
<
° ¯
(5.3)
Par exemple, un alpha de 5 MeV parcourt dans l’air :
1,24 5 2,62 3,6 cm
R =
× −
=
.
Pour un matériau différent de l’air de masse atomique A, on a [5] :
R(mg·cm
–2 ) = 0,56 A
1/3 × Rair
Par exemple, pour des α d’énergie 5 MeV, on a un parcours dans l’aluminium R = 0,56 × (27)
1/3 × 3,6 = 6 mg·cm
2
. L’aluminium ayant une masse
volumique de 2,7 g·cm
–3
, on a un parcours de R = 6 10
–3
/2,7 soit 2,22 10
–3 cm.
5.3.2 Cas des particules β
Nous avons admis au chapitre 2 que les particules β ne dégradent pas leur
énergie aussi rapidement que les particules α et qu’elles sont donc plus pénétrantes. Par exemple, dans l’air, leur parcours varie avec l’énergie d’un mètre
cinquante pour 0,5 MeV à environ douze mètres pour 3 MeV [26]. Rappelons
que le parcours pour des électrons monoénergétiques est donné par la formule
de Katz et Penfold [17] présentée dans le chapitre 2.
Pour les particules β, les écrans constitués de matières de faible numéro
atomique sont mieux adaptés. En effet, les particules β perdent leur énergie
dans l’écran par ionisation et excitation, mais aussi en produisant un rayonnement de freinage dont le rendement est proportionnel au numéro atomique
(Z) du matériau, comme montré au chapitre 4.
Pour connaître le parcours maximal des β dans divers matériaux, on peut
se reporter à Pagès et al. [26].
En conclusion, pour un calcul de blindage pour des radionucléides émetteurs β, on procède de la façon suivante :
– on cherche tout d’abord à arrêter les électrons d’énergie maximale du
spectre β en utilisant un écran épais d’un matériau à faible numéro atomique,
Z, et d’épaisseur égale à la portée maximale ;
– on estime les grandeurs dosimétriques dues au rayonnement de freinage
en considérant des électrons d’énergie égale à l’énergie moyenne du spectre
d’électrons et on calcule la protection pour le rayonnement de freinage en considérant ces électrons monoénergétiques.
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
parcours étant inférieur à la profondeur à laquelle se situe la couche sensible de
la peau, c’est-à-dire 70 μm de tissus (cf. chapitre 2).
La portée des α dans l’air sec à 15°C et sous une pression de l’atmosphère
est approximativement donnée par la formule (5.3) [5].
air
0,56
4 MeV
cm
1,24
2,62
4
8 MeV
E
E
R
E
E
α
α
α
α
<
°
ª º = ®
¬ ¼
−
≤
<
° ¯
(5.3)
Par exemple, un alpha de 5 MeV parcourt dans l’air :
1,24 5 2,62 3,6 cm
R =
× −
=
.
Pour un matériau différent de l’air de masse atomique A, on a [5] :
R(mg·cm
–2 ) = 0,56 A
1/3 × Rair
Par exemple, pour des α d’énergie 5 MeV, on a un parcours dans l’aluminium R = 0,56 × (27)
1/3 × 3,6 = 6 mg·cm
2
. L’aluminium ayant une masse
volumique de 2,7 g·cm
–3
, on a un parcours de R = 6 10
–3
/2,7 soit 2,22 10
–3 cm.
5.3.2 Cas des particules β
Nous avons admis au chapitre 2 que les particules β ne dégradent pas leur
énergie aussi rapidement que les particules α et qu’elles sont donc plus pénétrantes. Par exemple, dans l’air, leur parcours varie avec l’énergie d’un mètre
cinquante pour 0,5 MeV à environ douze mètres pour 3 MeV [26]. Rappelons
que le parcours pour des électrons monoénergétiques est donné par la formule
de Katz et Penfold [17] présentée dans le chapitre 2.
Pour les particules β, les écrans constitués de matières de faible numéro
atomique sont mieux adaptés. En effet, les particules β perdent leur énergie
dans l’écran par ionisation et excitation, mais aussi en produisant un rayonnement de freinage dont le rendement est proportionnel au numéro atomique
(Z) du matériau, comme montré au chapitre 4.
Pour connaître le parcours maximal des β dans divers matériaux, on peut
se reporter à Pagès et al. [26].
En conclusion, pour un calcul de blindage pour des radionucléides émetteurs β, on procède de la façon suivante :
– on cherche tout d’abord à arrêter les électrons d’énergie maximale du
spectre β en utilisant un écran épais d’un matériau à faible numéro atomique,
Z, et d’épaisseur égale à la portée maximale ;
– on estime les grandeurs dosimétriques dues au rayonnement de freinage
en considérant des électrons d’énergie égale à l’énergie moyenne du spectre
d’électrons et on calcule la protection pour le rayonnement de freinage en considérant ces électrons monoénergétiques.