Radioprotection
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Introduction

Boîte en bois et en plomb pour le transport d'échantillons de radon. Début du XXe siècle, Musée Curie.
Conteneur en plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) pour le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de...) des seringues de technétium 99m en service de médecine nucléaire (La médecine nucléaire est l'ensemble des applications médicales des radiotraceurs, ou sources radioactives non scellées.) au XXIe siècle

La radioprotection désigne l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) des mesures prises pour assurer la protection de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère...) et de son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...) contre les effets néfastes des rayonnements ionisants.

Principes

Les trois principes fondamentaux de la radioprotection, liés à la source et quelle que soit la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou...), sont:

  • la justification — Les sources de rayonnements ionisants ne doivent pas être utilisées s'il existe d'autres alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) (par exemple, pas de radiographie (La radiographie est l'ensemble des techniques permettant de réaliser des clichés à l'aide de rayons X des structures internes d'un patient ou d'un composant...) si des résultats similaires sont obtenus avec une échographie) ; de plus, les sources radioactives sont maintenant strictement interdites dans les produits de la vie (La vie est le nom donné :) courante (mais certains anciens détecteurs de fumée (La fumée, parfois appelée boucane en Amérique du Nord, est un nuage de particules solides émis par un feu ou un échauffement mécanique. Ces particules sont principalement de la suie...), certains anciens paratonnerres, ... peuvent en contenir).
Dans le cas des analyses médicales, c'est au médecin (Un médecin est un professionnel de la santé titulaire d'un diplôme de docteur en médecine. Il est chargé de soigner les maladies, pathologies, et blessures de ses patients. Son métier est...) de faire la balance entre le bénéfice et le risque, le bénéfice que le patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un...) retire de l'examen doit être supérieur au risque radiologique.
  • l'optimisation — C'est la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) de l'exposition minimum nécessaire, elle correspond au principe ALARA (As Low As Reasonably Achievable).
  • la limitation — Il existe des limites annuelles d'exposition à ne pas dépasser : elles sont les plus basses possibles, afin d'éviter l'apparition d'effets stochastiques. Chaque pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la...) définit des limites réglementaires en fonction des recommandations de la CIPR.

Dose et expositions

Les sources d'expositions aux rayonnements ionisants peuvent être de deux natures :

  • L'exposition externe engendrée soit par un panache soit par une source éloignée ;
  • L'exposition interne engendrée par l'incorporation de radionucléides dans l'organisme.

Il y a des différences majeures entre ces deux types d'exposition:

  • il est possible de se soustraire aux effets néfastes des expositions externes en s'éloignant de la source tandis que cela n'est pas possible en cas d'exposition interne,
  • l'exposition interne suppose une incorporation de radionucléides, et la personne devient alors une source d'exposition externe pour ses voisins (voire de contamination),
  • les rayonnements alpha sont trop peu pénétrants pour être dangereux en exposition externe, alors qu'ils sont particulièrement radiotoxiques en exposition interne (20 fois plus radiotoxiques que les rayonnements béta ou gamma pour la même énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) délivrée).

La dose efficace (En physique nucléaire, la dose efficace est une grandeur physique mesurant l'impact sur les tissus biologiques d'une exposition à un rayonnement ionisant, notamment à une...) est calculée en prenant en compte ces deux composantes de l'exposition.

Exposition de la population Française Dose efficace annuelle
Radon (Le radon est un élément chimique du tableau périodique de symbole Rn et de numéro atomique 86. C'est un gaz rare, radioactif, d'origine naturelle, qui est principalement formé par la...) 1,2 à 1,8 mSv
Rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) cosmique 0,3 mSv
Rayonnement tellurique 0,5 mSv
Total Exposition naturelle 2 à 2,5 mSv
Total Exposition médicale en 2002. 0,66 à 0,83 mSv

Les doses mentionnées pour l'exposition des populations françaises sont moyennes. Concernant l'exposition d'origine naturelle, les variations selon les régions de France et selon les modes de vie sont importantes. De même, le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'actes médicaux "dosant" effectués dans l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) peut largement varier d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) à un autre (de nombreuses personnes n'ont pas eu d'exposition médicale en 2002).

Dose externe

La dose externe est engendrée par différents types d’exposition :

  • Exposition naturelle : elle est principalement causée par les rayonnements cosmique et tellurique ;
  • Exposition artificielle : elle est principalement médicale (Radiographie, scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du verbe anglais to scan, signifiant « balayer » dans le sens de...), radiothérapie) ;
Illustration de la Crête de Tavernier, phénomène qu'il découvrit en 1948 et qui se caractérise par l'accroissement de la dose d'irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements ionisants : rayons...) de certains rayonnements dans l'organisme avant sa décroissance exponentielle (La fonction exponentielle est l'une des applications les plus importantes en analyse, ou plus généralement en mathématiques et dans ses domaines d'applications. Il existe plusieurs définitions équivalentes : un...)
  • Exposition professionnelle : sources scellées, générateurs de rayon x (Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence dont la longueur d'onde est comprise approximativement entre 5...) et réacteurs ;
  • Exposition accidentelle.


La dose d'irradiation a essentiellement une décroissance exponentielle dans l'organisme en fonction de la profondeur après un passage par un maximum appelé Crête de Tavernier du nom du physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces...) belge Guy Tavernier qui découvrit le phénomène en 1948. Cette allure de courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les...) est semblable pour les faisceaux de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...) et de neutrons et les rayons X et Gamma.

Dans le cas d’un accident, la dose peut être évaluée avec des codes de calcul qui prennent en compte l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de la source, la distance, les écrans et les réflecteurs. L’utilisation de la dosimétrie biologique est également efficace pour reconstituer la dose dans ce cas. Elle est effectuée par un prélèvement sanguin (Le prélèvement sanguin est un soin réalisable par un infirmier,un technicien de laboratoire ou un médecin.) (lymphocyte) et le recensement (Le recensement est une opération statistique de dénombrement d'une population.) d’anomalies chromosomiques.

Les travailleurs pouvant être soumis à des rayonnements ionisants lors de leur activité (industries nucléaires, médecins, radiologues…) portent un dosimètre (Un dosimètre est un instrument de mesure destiné à mesurer la dose radioactive ou l'équivalent de dose reçus par une personne exposée à un rayonnement ionisant.) (dosimètre électronique et/ou RPL, RadioPhotoLuminescent en replacement des films dosimétriques...) qui mesure la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de rayonnements auxquels ils ont été soumis. Ces dispositifs permettent de s’assurer que la personne n’a pas reçu une dose supérieure à la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré le plus...) tolérée ou d’en mesurer l’importance.

Dose interne

La dose interne est engendrée par l'incorporation de radionucléides dans l'organisme.

Comme la dose externe elle peut être la conséquence de différentes exposition :

  • Exposition naturelle : principalement par inhalation de radon, ingestion de potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe : القَلْيَه al-qalyah) et de numéro atomique 19.) 40 et carbone 14 (Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, noté 14C.);
  • Exposition artificielle : exposition médicale lors d'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) de composés radiopharmaceutiques (scintigraphie ...) ;
  • Exposition professionnelle : source non scellées ;
  • Exposition accidentelle.


Si l'exposition n'est pas chronique, la concentration en radionucléides présents dans l'organisme va diminuer avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). La dose n'est donc pas immédiate mais répartie sur plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) ou années. On parle alors de dose engagée : la dose intégrée sur la vie de l'individu (soit sur 50 ans pour un adulte et sur 70 ans pour un enfant).

Les radionucléides vont décroître selon deux phénomènes :

  • La décroissance radioactive : phénomène physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) correspondant à la désintégration des noyaux radioactifs et caractérisé par la période radioactive (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En...), Tr (temps nécessaire à la désintégration de la moitié des noyaux) ;
  • La décroissance biologique, phénomène biologique correspondant à l'élimination des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une...) ou molécules par l'organisme et caractérisé par la période biologique, Tb (temps nécessaire à l'élimination de la moitié de la radioactivité).

Pour prendre en compte la décroissance globale des radionucléides dans l'organisme, on utilise la notion de période effective : \dfrac {1}{T_e} = \dfrac {1}{T_b} + \dfrac {1}{T_r}

L'élimination des radionucléides de l'organisme ne s'effectue pas de façon linéaire. Elle suit une fonction d'excrétion (ou de rétention si on considère l'évolution de l'activité encore présente dans l'organisme).

Ces fonctions mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les...) dépendent principalement des radionucléides, de leur formes physico-chimique, du mode d'exposition (chronique ou aiguë) et de la voie d'entrée.

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