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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
Les calculs effectués dans l’ICRU [31] sont d’ailleurs réalisés, entre autres,
au moyen du code Monte-Carlo MCNP4b [8] sur un fantôme anthropomorphique simulant le corps humain. Pour juger de l’écart susceptible de se produire entre le calcul théorique du kerma de première collision et les valeurs des
doses moyennes aux organes obtenues au moyen de code de calcul, ainsi que la
dose absorbée Dtissu(10) dans les tissus, Faussot et Antoni [19] proposent
l’exemple suivant : on expose, en géométrie AP (faisceau d’irradiation parallèle
et sur la face avant du corps), un fantôme anthropomorphique à une source
d’Am-Be, placée dans l’air, supposée ponctuelle et située à 1 mètre de la face
avant du fantôme. Dans cet exemple, nous considérons une source d’activité A
= 9,25·10
11 Bq. Le flux d’émission neutronique est de 6,6·10
7 (n)·s
–1 dans 4π
stéradians pour une énergie moyenne n 4,5 MeV
E =
. La composition massique
des tissus humains est la suivante : H 10,2 %, O 72,9 %, C 12,3 % et N 3,5 %.
Le kerma de première collision dans les tissus est calculé et comparé aux valeurs de la dose absorbée moyenne DT données par l’ICRU pour les organes
suivants : seins, vessie, estomac, thyroïde, ainsi qu’à la dose absorbée sous
10 mm de tissu Dt(10).
Tout d’abord, calculons le débit de fluence neutronique à 1 mètre de la
source comme montré dans le schéma de la figure 2.42.
Figure 2.42 – Source d’AmBe à 1 mètre d’un fantôme en matériau équivalent-tissu.
Le débit de fluence neutronique est donné par l’expression suivante :
( )
7
2 1
n
2
6,6 10
525 n cm s
4 (100 )
N
S
− −
⋅
Φ =
=
=
⋅
π ×
&
&
On calcule ensuite le débit de kerma de première collision (en mGy·h
–1
)
dans les tissus en se limitant aux réactions de collisions élastiques sur
l’hydrogène et l’oxygène (on considérera que les tissus sont situés à 100 cm de
la source). Les sections efficaces de cette réaction pour ces deux corps sont
respectivement : σH = 1,8 barn et σO = 0,9 barn. Pour obtenir la densité atomique d’un élément chimique sur la base de pourcentage massique, on peut
procéder comme suit : dans 1 g d’oxygène, nous avons ηA/16 (atomes)·g
–1
d’oxygène ; or, dans 1 g de tissu, si Wi est le pourcentage massique du corps i,
il y a : 1 g × Wo = 1 × 0,729 = 0,729 g d’oxygène. Finalement, la densité
atomique d’oxygène dans le tissu est donc :
23
22
1
m
O
O
6,02 10
(O)
0,729
2,8 10 atomes g
16
A
N
W
A
−
η
⋅
=
=
×
=
⋅
⋅
De même, on obtient celle pour l’hydrogène du polyéthylène :
−
η
⋅
=
=
×
=
⋅
⋅
23
22
1
m
H
H
6,02 10
(H)
0,102
6,14 10 atomes g
1
A
N
W
A
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
Les calculs effectués dans l’ICRU [31] sont d’ailleurs réalisés, entre autres,
au moyen du code Monte-Carlo MCNP4b [8] sur un fantôme anthropomorphique simulant le corps humain. Pour juger de l’écart susceptible de se produire entre le calcul théorique du kerma de première collision et les valeurs des
doses moyennes aux organes obtenues au moyen de code de calcul, ainsi que la
dose absorbée Dtissu(10) dans les tissus, Faussot et Antoni [19] proposent
l’exemple suivant : on expose, en géométrie AP (faisceau d’irradiation parallèle
et sur la face avant du corps), un fantôme anthropomorphique à une source
d’Am-Be, placée dans l’air, supposée ponctuelle et située à 1 mètre de la face
avant du fantôme. Dans cet exemple, nous considérons une source d’activité A
= 9,25·10
11 Bq. Le flux d’émission neutronique est de 6,6·10
7 (n)·s
–1 dans 4π
stéradians pour une énergie moyenne n 4,5 MeV
E =
. La composition massique
des tissus humains est la suivante : H 10,2 %, O 72,9 %, C 12,3 % et N 3,5 %.
Le kerma de première collision dans les tissus est calculé et comparé aux valeurs de la dose absorbée moyenne DT données par l’ICRU pour les organes
suivants : seins, vessie, estomac, thyroïde, ainsi qu’à la dose absorbée sous
10 mm de tissu Dt(10).
Tout d’abord, calculons le débit de fluence neutronique à 1 mètre de la
source comme montré dans le schéma de la figure 2.42.
Figure 2.42 – Source d’AmBe à 1 mètre d’un fantôme en matériau équivalent-tissu.
Le débit de fluence neutronique est donné par l’expression suivante :
( )
7
2 1
n
2
6,6 10
525 n cm s
4 (100 )
N
S
− −
⋅
Φ =
=
=
⋅
π ×
&
&
On calcule ensuite le débit de kerma de première collision (en mGy·h
–1
)
dans les tissus en se limitant aux réactions de collisions élastiques sur
l’hydrogène et l’oxygène (on considérera que les tissus sont situés à 100 cm de
la source). Les sections efficaces de cette réaction pour ces deux corps sont
respectivement : σH = 1,8 barn et σO = 0,9 barn. Pour obtenir la densité atomique d’un élément chimique sur la base de pourcentage massique, on peut
procéder comme suit : dans 1 g d’oxygène, nous avons ηA/16 (atomes)·g
–1
d’oxygène ; or, dans 1 g de tissu, si Wi est le pourcentage massique du corps i,
il y a : 1 g × Wo = 1 × 0,729 = 0,729 g d’oxygène. Finalement, la densité
atomique d’oxygène dans le tissu est donc :
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1
m
O
O
6,02 10
(O)
0,729
2,8 10 atomes g
16
A
N
W
A
−
η
⋅
=
=
×
=
⋅
⋅
De même, on obtient celle pour l’hydrogène du polyéthylène :
−
η
⋅
=
=
×
=
⋅
⋅
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1
m
H
H
6,02 10
(H)
0,102
6,14 10 atomes g
1
A
N
W
A