Série sur la radioprotection : technique de mesure des rayonnements
Vu que les rayonnements ne peuvent pas être perçus par les organes sensoriels humains, des appareils techniques doivent être employés pour mesurer les rayonnements. Il existe plusieurs types d’appareils de mesure pouvant même détecter les plus infimes quantités de substances radioactives.
La mesure fiable de rayonnements ionisants est importante. Les êtres humains ne peuvent en effet pas percevoir les rayonnements à l’aide de leurs sens. Il y a diverses sortes d’appareils de mesure. En principe, on différencie si l’activité d’une source, si l’intensité de rayonnements à un endroit ou si les rayonnements absorbés par une personne sur certaine durée peuvent être déterminés. Le fait qu’un appareil est adapté dépend principalement de l’intensité de rayonnements attendue ainsi que du type de rayonnements et de sources de rayonnements.
Comment les rayonnements sont-ils mesurés ?
Le principe de mesure des rayonnements repose sur le fait que l’effet ionisant des rayonnements dans une matière est utilisé. Certains appareils de mesure sont construits comme une chambre d’ionisation. Celle-ci se compose d’un récipient rempli de gaz dans lequel se trouvent deux électrodes. Ces électrodes sont alimentées par une tension électrique continue. Le rayonnement incident ionise une partie des molécules de gaz. Des paires de particules chargées sont aussi formées dans le gaz : des ions positivement chargés et des élections chargés négativement. La fréquence des procédés d’ionisation dépend de l’intensité et de l’énergie des rayonnements.
Les ions positifs sont attirés par l’électrode chargée négativement ; les électrons par l’électrode chargée positivement. Pour cette raison, un courant, dont la force peut être mesurée, commence à circuler dans les électrodes. La force du courant est une échelle pour l’intensité du rayonnement.
Si un niveau élevé de tension continue d’environ 1000 volts est appliqué aux électrodes, les électrons sont tellement accélérés qu’ils peuvent même ioniser à nouveau des molécules de gaz. Par-là, une seule particule de rayonnement peut déclencher une avalanche d’électrons. Des impulsions de tension apparaissent aux électrodes qui sont rendues acoustiquement perceptibles à l’aide d’un amplificateur ou peuvent être comptées électroniquement. Le compteur Geiger fonctionne selon ce principe.
D’autres types d’appareils de mesure des rayonnements emploient comme matériel de détection des substances solides sous forme de cristal, de verres, de matières artificielles ou d’autres matériaux spéciaux dans lesquels des impulsions de lumière ou de courant sont produites par l’ionisation. Le nombre ainsi que la force des impulsions émises depuis le matériel de détection sont traités électroniquement et affichés sur un moniteur comme grandeur de mesure ou enregistrés électroniquement.
Mesure aux personnes (dosimétrie individuelle)
Des dosimètres individuels mesurent la dose externe qui est reçue par des personnes dans un champ de rayonnements comme par exemple lors de la manipulation de substances radioactives. Chaque personne exposée aux rayonnements dans l’exercice de sa profession doit porter un dosimètre. Des personnes sont considérées exposées aux rayonnements dans l’exercice de leur profession lorsqu’elles peuvent cumuler, lors de leur activité professionnelle, une dose annuelle supérieure à un millisievert en raison de rayonnements contrôlables.
Si les radionucléides peuvent se disperser dans l’air, se dissoudre dans l’eau et être épongés, il existe un danger que des personnes les respirent ou contaminent leur peau. Il y a dans cette optique des procédures de mesure qui déterminent l’activité des substances radioactives reçues dans le corps ou sur la peau. Sur cette base, le rayonnement survenant dans le corps ou absorbé par celui-ci (dose d’incorporation et de contamination de la peau) peut être déterminé.
Les dosimètres des employés des installations nucléaires suisses sont évalués chaque mois par un service de mesure agréé par l’Inspection fédérale de la sécurité nucléaire (IFSN). D’autres services de mesure de dosimétrie individuelle pour les domaines de l’industrie et de la médecine sont agréés par l’Office fédéral de la santé publique (OFSP).
L’objectif fondamental de la dosimétrie individuelle est de contrôler le respect des valeurs limites de dose prescrites au niveau légal. Les données sur les doses sont archivées par l’autorité compétente après un examen de plausibilité dans une banque de données centralisée sur les doses. En Suisse, environ 60 000 personnes sont surveillées au niveau de la dosimétrie.
Mesure à la source
La mesure des rayonnements émis par une source radioactive sert à déterminer l’activité et les nucléides de la source. L’activité caractérise la force d’une source de rayonnements et décrit le nombre de désintégrations par unité de temps. La composition en nucléides rend possible une déclaration sur le comportement chimique, les durées de demi-vies, les types de rayonnements et les produits de désintégration.
La mesure des nucléides et de leur activité permet une détermination de la radiotoxicité d’une substance. Les experts peuvent ainsi définir le danger émanant d’une substance lorsqu’elle est par exemple respirée et les mesures de protection devant être prises.
Par ailleurs, les experts peuvent aussi déterminer le débit de dose ambiant par la mesure de l’intensité du rayonnement. Le débit de dose ambiant indique quelle dose de rayonnement est reçue à un point donné. A l’aide de cette valeur et de la durée d’exposition estimée de la personne, les experts peuvent déterminer si des mesures de protection telles qu’un blindage de protection, une augmentation de la distance et une réduction de la durée d’exposition sont nécessaires.
Différentes unités de mesure de la radioactivité et de l’intensité de rayonnements
Pour mesurer la radioactivité, l’unité de mesure employée est le becquerel :
- Le becquerel est l’unité pour l’activité d’une substance radioactive. Un becquerel signifie qu’un noyau atomique d’une substance radioactive se désintègre en une seconde.
Pour mesurer l’intensité du rayonnement, l’unité de mesure employée est le gray ou le Sievert :
- Le gray est l’unité pour la dose d’énergie causée par le rayonnement ionisant. Un gray est le quotient de l’énergie reçue et de la masse du corps (1 joule/kilogramme).
- Le sievert est l’unité servant à indiquer la dose de rayonnements agissant sur les organismes biologiques. Elle sert à déterminer l’exposition aux rayonnements d’organismes biologiques et est employée lors de l’analyse du risque d’irradiation. L’article six de la série d’articles sur la radioprotection offre plus d’informations à consulter sur l’unité du sievert.
Il s’agit du huitième d’une série de quatorze articles sur la radioprotection. La neuvième partie traite des sources de rayonnements et des voies d’exposition dans les installations nucléaires.