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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
6.17 Application des codes Monte-Carlo
pour des calculs relatifs aux dosimètres
Les codes Monte-Carlo interviennent également dans des calculs inhérents à
l’élaboration, la qualification et l’étalonnage des dosimètres. Nous avons précédemment indiqué que l’estimateur « dose-impulsion » imp
D , à quelques modulations près, peut tout à fait être utilisé dans un contexte de spectrométrie
gamma.
Par ailleurs, comme expliqué au § 6.12.1, il est possible de déterminer le
taux de réaction (n,p) dans un détecteur de neutrons à
3
He au moyen de
l’estimateur fluence moyenne dans un volume v
Φ . Ceci permet entre autre de
déterminer le rendement de ce type de détecteur pour un terme source donné
(e.g. application aux sphères de Bonner décrite au chapitre 2).
À titre d’exemple, Girod et al. [13] montrent l’intérêt de l’utilisation d’un
code Monte-Carlo dans l’étude de faisabilité d’un dosimètre d’ambiance pour
des neutrons rapides, à partir d’un dosimètre RPL (verre radiophotoluminescent) de type SC-1 uniquement sensible aux photons.
Dans cette étude, le principe consiste à élaborer un dosimètre de « conversion » : le RPL est entouré de Cd pour favoriser les captures radiatives (n,γ)
des neutrons thermiques. L’ensemble est disposé au centre d’un cylindre de
polyéthylène chargé de ralentir les neutrons rapides à l’énergie thermique. Il
s’agit donc de convertir les neutrons rapides en photons lisibles par le RPL. Le
calcul Monte-Carlo va servir dans un premier temps à évaluer théoriquement
la réponse du détecteur à différents termes sources neutroniques, pour déterminer si cette dernière peut être exploitée en terme de mesure de la grandeur
opérationnelle recherchée et que celle-ci soit indépendante vis-à-vis de l’énergie
des neutrons. Pour ce faire, un premier calcul de l’équivalent de dose ambiant
*
n (10)
H
à 1 mètre de différents termes sources est effectué. Le dispositif : RPL
+ Cd + CH2 est ensuite modélisé dans le code Monte-Carlo, en l’espèce,
MCNP4b, également à 1 mètre de la source. Le dispositif tel que modélisé dans
le code est présenté dans la figure 6.25.
Le calcul de l’équivalent dose ambiant dû aux photons au niveau du RPL
(situé à 1 mètre de la source) est effectué au moyen de l’estimateur fluence
dans un volume v
Φ . La réponse est calculée globalement sur l’ensemble du
spectre de photons ; le rapport R suivant est alors estimé :
( )
( ) ( )
( )
( )
n
n
v
1 mètre
1 mètre
10
10
10
E
H
H
R
E h E
H
γ
∗
∗
∗
γ
Φ
γ
γ
§
·
§
·
¨
¸
¨
¸
=
=
¨
¸
¨
¸
Φ
¨
¸
©
¹
©
¹
¦
Le calcul par le code MCNP de l’équivalent de dose photonique est effectué
par pondération de la fluence de photons par le facteur de conversion « fluenceéquivalent de dose ambiant » via la couple de cartes DE/DF. En sachant que
la réponse de ce type de verres est constante (±10 %) sur une gamme d’énergie
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
6.17 Application des codes Monte-Carlo
pour des calculs relatifs aux dosimètres
Les codes Monte-Carlo interviennent également dans des calculs inhérents à
l’élaboration, la qualification et l’étalonnage des dosimètres. Nous avons précédemment indiqué que l’estimateur « dose-impulsion » imp
D , à quelques modulations près, peut tout à fait être utilisé dans un contexte de spectrométrie
gamma.
Par ailleurs, comme expliqué au § 6.12.1, il est possible de déterminer le
taux de réaction (n,p) dans un détecteur de neutrons à
3
He au moyen de
l’estimateur fluence moyenne dans un volume v
Φ . Ceci permet entre autre de
déterminer le rendement de ce type de détecteur pour un terme source donné
(e.g. application aux sphères de Bonner décrite au chapitre 2).
À titre d’exemple, Girod et al. [13] montrent l’intérêt de l’utilisation d’un
code Monte-Carlo dans l’étude de faisabilité d’un dosimètre d’ambiance pour
des neutrons rapides, à partir d’un dosimètre RPL (verre radiophotoluminescent) de type SC-1 uniquement sensible aux photons.
Dans cette étude, le principe consiste à élaborer un dosimètre de « conversion » : le RPL est entouré de Cd pour favoriser les captures radiatives (n,γ)
des neutrons thermiques. L’ensemble est disposé au centre d’un cylindre de
polyéthylène chargé de ralentir les neutrons rapides à l’énergie thermique. Il
s’agit donc de convertir les neutrons rapides en photons lisibles par le RPL. Le
calcul Monte-Carlo va servir dans un premier temps à évaluer théoriquement
la réponse du détecteur à différents termes sources neutroniques, pour déterminer si cette dernière peut être exploitée en terme de mesure de la grandeur
opérationnelle recherchée et que celle-ci soit indépendante vis-à-vis de l’énergie
des neutrons. Pour ce faire, un premier calcul de l’équivalent de dose ambiant
*
n (10)
H
à 1 mètre de différents termes sources est effectué. Le dispositif : RPL
+ Cd + CH2 est ensuite modélisé dans le code Monte-Carlo, en l’espèce,
MCNP4b, également à 1 mètre de la source. Le dispositif tel que modélisé dans
le code est présenté dans la figure 6.25.
Le calcul de l’équivalent dose ambiant dû aux photons au niveau du RPL
(situé à 1 mètre de la source) est effectué au moyen de l’estimateur fluence
dans un volume v
Φ . La réponse est calculée globalement sur l’ensemble du
spectre de photons ; le rapport R suivant est alors estimé :
( )
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( )
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n
n
v
1 mètre
1 mètre
10
10
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H
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E h E
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Le calcul par le code MCNP de l’équivalent de dose photonique est effectué
par pondération de la fluence de photons par le facteur de conversion « fluenceéquivalent de dose ambiant » via la couple de cartes DE/DF. En sachant que
la réponse de ce type de verres est constante (±10 %) sur une gamme d’énergie