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Radioprotection et ingénierie nucléaire
Cependant, dans le cas de la diffusion, un même neutron effectue plusieurs collisions et
l’équilibre entre la fluence des particules secondaires mises en mouvement et celle des
neutrons incidents n’est jamais parfaitement réalisé. Il existe néanmoins une zone où les
conditions d’équilibre des particules secondaires chargées et où le rapport des fluences
primaire et secondaire est sensiblement constant.
Kerma de première collision
Considérons un échantillon mince de matière tel que le neutron primaire n’a qu’une seule
interaction dans le milieu et que l’influence du rayonnement électromagnétique soit négligeable. Dans ce cas, la dose absorbée est égale au Kerma. Cette dose absorbée ou Kerma
de première collision considère uniquement l’énergie absorbée due aux particules chargées.
Le nombre de réactions produites par unité de masse sera :
n i = N i >σ i >Φ
Avec :
– Φ : la fluence de neutrons en cm
–2 .
– σ : la section efficace de la réaction étudiée en cm
2 .
– N i : le nombre de noyaux cibles de l’élément i par unité de masse du milieu en g
–1 .
Et comme :
, alors :
où E est l’énergie du neutron incident (MeV) et X (E) , la fraction d’énergie cédée aux particules chargées.
L’indice i désigne un type de réaction.
Dans le cas d’une collision élastique :
où A est le nombre de masse de l’élément composant la matière irradiée.
Kerma de multi-collisions
Dans un milieu soumis à un champ neutronique, la fluence observée en un point situé à
une profondeur donnée du matériau est fonction de la forme et des dimensions de l’objet
irradié. Il faut alors recourir au calcul statistique pour évaluer le Kerma.
En dosimétrie, on utilise généralement une méthode dite de « Monte Carlo » qui simule,
au moyen d’un modèle mathématique, le cheminement probabiliste des neutrons en
examinant ce qui se passe à chaque interaction.
Une nouvelle approche consiste dorénavant à recourir à une géométrie de référence
commune à tous les rayonnements pour assurer l’étalonnage des dosimètres.
Des réflexions sont menées par des groupes de travail internationaux, elles pourraient
conduire à recommander l’utilisation d’un fantôme de 30 cm × 30 cm × 15 cm à parois
minces de PMMA (quelques mm), rempli d’eau, qui simulerait encore mieux le fantôme
ICRU. Une technique identique serait préconisée pour réaliser les fantômes « doigt » ou
« bras ».
K
dE tr
dm
--------- -
ϭ
K N i i E X E
( )
и и и и
ϭ
X E
( )
2A
A 1
ϩ
(
)
2
---------------------- -
ϭ
Radioprotection et ingénierie nucléaire
Cependant, dans le cas de la diffusion, un même neutron effectue plusieurs collisions et
l’équilibre entre la fluence des particules secondaires mises en mouvement et celle des
neutrons incidents n’est jamais parfaitement réalisé. Il existe néanmoins une zone où les
conditions d’équilibre des particules secondaires chargées et où le rapport des fluences
primaire et secondaire est sensiblement constant.
Kerma de première collision
Considérons un échantillon mince de matière tel que le neutron primaire n’a qu’une seule
interaction dans le milieu et que l’influence du rayonnement électromagnétique soit négligeable. Dans ce cas, la dose absorbée est égale au Kerma. Cette dose absorbée ou Kerma
de première collision considère uniquement l’énergie absorbée due aux particules chargées.
Le nombre de réactions produites par unité de masse sera :
n i = N i >σ i >Φ
Avec :
– Φ : la fluence de neutrons en cm
–2 .
– σ : la section efficace de la réaction étudiée en cm
2 .
– N i : le nombre de noyaux cibles de l’élément i par unité de masse du milieu en g
–1 .
Et comme :
, alors :
où E est l’énergie du neutron incident (MeV) et X (E) , la fraction d’énergie cédée aux particules chargées.
L’indice i désigne un type de réaction.
Dans le cas d’une collision élastique :
où A est le nombre de masse de l’élément composant la matière irradiée.
Kerma de multi-collisions
Dans un milieu soumis à un champ neutronique, la fluence observée en un point situé à
une profondeur donnée du matériau est fonction de la forme et des dimensions de l’objet
irradié. Il faut alors recourir au calcul statistique pour évaluer le Kerma.
En dosimétrie, on utilise généralement une méthode dite de « Monte Carlo » qui simule,
au moyen d’un modèle mathématique, le cheminement probabiliste des neutrons en
examinant ce qui se passe à chaque interaction.
Une nouvelle approche consiste dorénavant à recourir à une géométrie de référence
commune à tous les rayonnements pour assurer l’étalonnage des dosimètres.
Des réflexions sont menées par des groupes de travail internationaux, elles pourraient
conduire à recommander l’utilisation d’un fantôme de 30 cm × 30 cm × 15 cm à parois
minces de PMMA (quelques mm), rempli d’eau, qui simulerait encore mieux le fantôme
ICRU. Une technique identique serait préconisée pour réaliser les fantômes « doigt » ou
« bras ».
K
dE tr
dm
--------- -
ϭ
K N i i E X E
( )
и и и и
ϭ
X E
( )
2A
A 1
ϩ
(
)
2
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