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Radioprotection et ingénierie nucléaire
2.1. Interaction des rayonnements avec la matière
Un certain nombre de particules ou de rayonnements sont émis lors des phénomènes
nucléaires. Ces rayonnements et particules sont susceptibles d’entraîner des dommages
dans la matière, qu’elle soit vivante ou non, car ils vont y produire des interactions.
Ces interactions seront différentes selon le type de particules ou de rayonnements, le but
du cours d’interaction rayonnement matière est d’étudier ces phénomènes qui permettront
la compréhension des grandeurs utilisées en dosimétrie.
2.1.1. Classification des rayonnements ionisants
Les rayonnements ionisants sont classés selon deux types. Cette distinction se justifie par
le fait que les interactions, en raison de leurs mécanismes, sont fondamentalement différentes même si les conséquences sont sensiblement identiques.
La classification des rayonnements est la suivante :
– les rayonnements électromagnétiques et particules non chargées appelés rayonnements
indirectement ionisants (RII), ce sont donc les rayonnements γ, X, de freinage, les neutrons
et les neutrinos ;
– les particules chargées, appelées aussi rayonnements directement ionisants (RDI), ce
sont donc les particules α, β + , β
−
, les protons et les fragments de fissions.
2.1.2. Interaction des photons
Les rayonnements électromagnétiques sont des ondes caractérisées par leur énergie et leur
provenance (Figure 2.1).
Les émissions de photons peuvent provenir des phénomènes suivants :
– la désexcitation du noyau suite à une modification de sa structure ;
– la désexcitation du cortège électronique ;
– la production de rayonnement de freinage ;
– la dématérialisation ou l’annihilation des positons.
L’ordre de grandeur de l’énergie est de quelques keV à la centaine de keV pour les X et de
quelques keV à quelques MeV pour les γ (rarement plus de 2 à 3 MeV suite à une désintégration, mais possible jusqu’à 7 MeV pour les réactions nucléaires).
Remarque : La différence entre photons X et γ ne se fait pas au niveau de l’énergie mais
uniquement en fonction de leurs origines.
Quelle que soit l’origine du photon, son comportement dans la matière sera rigoureusement identique à énergie égale.
Les gammes d’énergie des photons sont fonction de leur origine :
– du keV à quelques MeV pour les γ ;
– du rayonnement ultraviolet jusqu’à environ 150 keV pour les X ;
– de quelques dizaines de keV à la valeur de l’énergie cinétique de l’électron ou du
positon qui lui a donné naissance pour le rayonnement de freinage ;
– 511 keV pour les photons issus de la dématérialisation de la paire électron-positon
appelé aussi annihilation.
Radioprotection et ingénierie nucléaire
2.1. Interaction des rayonnements avec la matière
Un certain nombre de particules ou de rayonnements sont émis lors des phénomènes
nucléaires. Ces rayonnements et particules sont susceptibles d’entraîner des dommages
dans la matière, qu’elle soit vivante ou non, car ils vont y produire des interactions.
Ces interactions seront différentes selon le type de particules ou de rayonnements, le but
du cours d’interaction rayonnement matière est d’étudier ces phénomènes qui permettront
la compréhension des grandeurs utilisées en dosimétrie.
2.1.1. Classification des rayonnements ionisants
Les rayonnements ionisants sont classés selon deux types. Cette distinction se justifie par
le fait que les interactions, en raison de leurs mécanismes, sont fondamentalement différentes même si les conséquences sont sensiblement identiques.
La classification des rayonnements est la suivante :
– les rayonnements électromagnétiques et particules non chargées appelés rayonnements
indirectement ionisants (RII), ce sont donc les rayonnements γ, X, de freinage, les neutrons
et les neutrinos ;
– les particules chargées, appelées aussi rayonnements directement ionisants (RDI), ce
sont donc les particules α, β + , β
−
, les protons et les fragments de fissions.
2.1.2. Interaction des photons
Les rayonnements électromagnétiques sont des ondes caractérisées par leur énergie et leur
provenance (Figure 2.1).
Les émissions de photons peuvent provenir des phénomènes suivants :
– la désexcitation du noyau suite à une modification de sa structure ;
– la désexcitation du cortège électronique ;
– la production de rayonnement de freinage ;
– la dématérialisation ou l’annihilation des positons.
L’ordre de grandeur de l’énergie est de quelques keV à la centaine de keV pour les X et de
quelques keV à quelques MeV pour les γ (rarement plus de 2 à 3 MeV suite à une désintégration, mais possible jusqu’à 7 MeV pour les réactions nucléaires).
Remarque : La différence entre photons X et γ ne se fait pas au niveau de l’énergie mais
uniquement en fonction de leurs origines.
Quelle que soit l’origine du photon, son comportement dans la matière sera rigoureusement identique à énergie égale.
Les gammes d’énergie des photons sont fonction de leur origine :
– du keV à quelques MeV pour les γ ;
– du rayonnement ultraviolet jusqu’à environ 150 keV pour les X ;
– de quelques dizaines de keV à la valeur de l’énergie cinétique de l’électron ou du
positon qui lui a donné naissance pour le rayonnement de freinage ;
– 511 keV pour les photons issus de la dématérialisation de la paire électron-positon
appelé aussi annihilation.