EVALUATION DES RAYONNEMENTS DE FUITES DU SCANNER HCV-MOBILE

EVALUATION DES RAYONNEMENTS DE FUITES DU SCANNER HCV-MOBILE

GENERALITES SUR LES RAYONS X

Rayons X

Les rayons X ont été découverts par le Physicien Allemand Wilhelm Röntgen en 1895 [10]. Ils sont surtout connus par leur pouvoir pénétrant, caractéristique utilisée en médecine pour les radiographies et les tomographies. Ils connaissent aujourd’hui d’autres applications dans l’industrie, l’archéologie, et la recherche scientifique.

Origine des rayons X Les rayons X sont produits par suite de l’impact d’un faisceau de rayons cathodiques d’énergie suffisante sur une électrode métallique appelée anticathode ou anode. Ils présentent un spectre continu auquel se superpose un spectre de raies. La valeur maximale de l’énergie du spectre continu dépend de la tension d’accélération des rayons cathodiques et est indépendante de la nature du métal employé comme anticathode tandis que le spectre des raies est caractéristique du métal.

Production des rayons X

X Rappelons que les rayons X prennent naissance au niveau du cortège électronique de l’atome. Donc il nous faut des atomes. Ce sera la cible ou anode. Il nous faut aussi des protections pour désorganiser le cortège électronique des atomes de la cible. Ce seront les négatons émis par la cathode. Il faudra communiquer une grande énergie à ces négatons pour qu’ils puissent agir sur les atomes. Ceci sera réalisé grâce à une haute tension (plusieurs centaines de kV) créée par un générateur HT (haute tension), piloté lui même par un pupitre de commande. Le phénomène d’émission des rayons X se réalisera dans le tube de rayons X.

Tube à rayons X Les tubes à rayons X modernes sont des tubes de type Coolidge ou tubes à cathode chaude. Le tube de Coolidge est une ampoule de verre transparente aux rayons X, au sein de laquelle règne un vide poussé afin d’éviter les interactions entre les négatons accélérés et les molécules présentes sur leur trajet. [7] Partie théorique Généralités sur les rayons x Madagascar-INSTN 3 Le tube radiogène est constitué d’une cathode et d’une anode entourée par des enveloppes de protection. Figure1 : Tube à rayons X La cathode est formé par un filament de tungstène qui, chauffé par un faible courant électrique, émet des négatons par effet thermoïonique. Autour du filament de tungstène porté à l’incandescence se crée une région à haute densité de négaton. L’anode (ou anticathode) est une cible en tungstène qui, sous l’impact des négatons émettra les rayons X. Un refroidissement énergique doit être assuré car 99% de l’énergie procurée par les négatons sont dissipées sous forme de chaleur. Le choix du matériau qui constitue l’anode dépend de trois critères : 1) numéro atomique élevé (riche en électron périphérique) ; 2) métal (conductibilité électrique) ; 3) point de fusion élevé (car échauffement important).

Mécanismes physique et atomique de l’émission des rayons X

Le phénomène de réarrangement Si le cortège de négatons est modifié par une collision avec un projectile, l’atome se trouve à état excité dans un état instable pendant une courte durée (10-8 s à 10-15 s). Si un proton (p+ ) arrache un négaton (e- ) de la couche K, l’atome est ionisé. Il y a une vacance électronique. Il y a désexcitation par un négaton de niveau supérieur (en général couche L) puis la couche M comble la couche L et la couche N comble en couche M. La transition L vers K libère une énergie E = EK- EL < 0 La désexcitation peut s’effectuer par deux processus : Partie théorique Généralités sur les rayons x Madagascar-INSTN 4 – soit une émission X ; – soit par effet AUGER.

L’émission X C’est un processus radiatif sous forme de rayonnement électromagnétique X d’énergie ij ij E = hν On dite qu’il y a émission sur la couche K (Xk ) ou la couche L (Xl), …, si la valence a été créée sur la couche K ou la couche L. On parle alors d’émission de rayons X caractéristique.

L’effet Auger Découvert par Pierre Auger en 1925, ce processus est non radiatif, l’énergie disponible est directement transférée sans émission X, à un négaton du cortège électronique qui est éjecté de l’atome avec une énergie cinétique égale à l’énergie libérée diminuée à son énergie de liaison du négaton. Il y a alors ionisation, l’atome est devenu un ion positif. C’est un processus d’auto ionisation de l’atome. L’effet Auger est prédominant pour les éléments légers. L’émission X prédomine pour les éléments lourds.

Le rendement de fluorescence

Le rendement de fluorescence est la probabilité pour qu’il y ait émission de photon X caractéristique, c’est –à dire que le photon X caractéristique quitte l’atome sans être absorbé par l’atome lui – même (sous effet Auger). Le rendement ω est inferieur à 0,1 pour Z < 18. L’effet Auger est prédominant pour les éléments légers. L’émission X prédomine pour les éléments lourds. Remarque : pour le gallium (Z = 31), la probabilité d’émission X est égale à celle de l’émission Auger.

Table des matières

REMERCIEMENTS
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES RAYONS X
1.1. Rayons X
1.1.1. Origine des rayons X
1.1.2. Production des rayons X
1.1.2.1. Générateurs de rayons X
1.1.2.2. Tube à rayons X
1.1.3. Mécanismes physique et atomique de l’émission des rayons X
1.1.3.1. Le phénomène de réarrangement
1.1.3.2. L’émission X
1.1.3.3. L’effet Auger
1.1.3.4. Le rendement de fluorescence
1.1.4. Nature des rayons X- propriétés et caractéristiques
1.1.4.1. Types de rayons X
1.1.4.2. Les principales utilisations des rayons X
1.1.5. Atténuation des rayons X par la matière
1.1.6. Absorption des rayons X par la matière
1.1.7. Détections
1.2. Rayonnements X à haute énergie
1.3. Effet des rayons X sur l’organisme
CHAPITRE 2: NOTION DE RADIOPROTECTION
2.1. Rappel sur les principes de la radioprotection
2.1.1. Justification de la pratique
2.1.2. Optimisation de la protection
2.1.3. Limitation des doses
2.2. Les grandeurs et unité en radioprotection
2.2.1. Les grandeurs dosimétriques
2.2.1.1. La dose absorbée D
2.2.1.2. Kerma (Kinetic Energy Released in Material)
2.2.1.3. L’unité d’exposition X
2.2.2. Les grandeurs de protection
2.2.2.1. La dose équivalente
2.2.2.2. La dose effective
2.2.3. Les grandeurs opérationnelles
2.2.3.1. La dose équivalente ambiante
2.2.3.2. La dose équivalente directionnelle H’ (0,07, Ω)
2.2.3.3. La dose équivalente individuelle HP (d)
2.2.4. Dose effective collective
CHAPITRE 3 : ETALONNAGE EN RADIOPROTECTION
3.1. Objectif et définition
3.2. Facteur d’étalonnage
3.3. Chaines d’étalonnage
3.4. Méthodes d’étalonnage
PARTIE PRATIQUE
CHAPITRE 1 : DESCRIPTION DES MOYENS EXPERIMENTAUX UTILISES
1.1. Laboratoire secondaire d’étalonnage pour la dosimétrie (LSED)
1.1.1. Différents types d’appareils utilisés
1.1.1.1. Système étalon
1.1.1.1.1. Chambre d’ionisation NE 2575 600 cm
1.1.1.1.2. Electromètres
1.1.1.1.3. Source radioactive de référence
1.1.1.1.4. Pupitre de commende des irradiations au Cs-137
1.1.2.2. Les débitmètres utilisés
Table des matières
Madagascar-INSTN v
1.1.2.2.1. Débitmètre thermo FH 40 G-L 1
1.1.2.2.2. Sondes FHZ 612
1.1.2.2.3. Débitmètre РМ 1402M
CHAPITRE 2: PROTOCOLE DE MESURE ET RESULTATS EXPERIMENTAUX
2.1. Vérification de la stabilité du système étalon
2.1.1. Résultats expérimentaux
2.2. Determination du débit équivalent ambiante
2.2.1. Résultats expérimentaux
2.3. Détermination du facteur d’étalonnage des débitmètres aux photons gamma par « irradiator OB-6 »
2.3.1. Réponse des débitmètres
2.3.1.1. Débitmètre thermo FH 40 G-L 10 avec sonde FHZ 612-10 .
2.3.1.2. Débitmètre thermo FH 40 G-L
2.3.1.3. Débitmètre PM 1402M avec détecteur BD.03
2.3.2. Interprétations
CHAPITRE 3 : DESCRIPTION DES SCANNER DES CONTENEURS HCV-MOBILE ET THSCAN
3.1. Principaux éléments du scanner HCV- Mobile et THCSAN
3.1.1. Scanner HCV- Mobile
3.1.1.1. Description technique du scanner HCV-Mobile
3.1.1.2. Caractéristiques techniques du HCV-Mobile
3.1.1.3. Description de l’emplacement du site de Toamasina
3.1.2. Scanner THSCAN
3.1.2.1. Description technique du scanner THSCAN
3.1.2.2. Caractéristiques techniques du scanner THSCAN
3.1.2.3. Description de l’emplacement du site de Soarano
3.1.3. Vérification du débit de dose à l’extérieur de la zone de sécurité du scanner HCV-Mobile
3.1.3.1. Interprétations
3.1.4. Évaluation du débit de dose à la limite des zones du scanner HCV-Mobile
3.1.4.1. Débits de dose mesurés sans conteneur dans la zone contrôlée
3.1.4.2. Débits de dose mesurés avec conteneurs dans la zone contrôlée
3.1.4.3. Débits de dose mesurés dans la zone surveillée
3.1.5. Évaluation des débits de dose à la limite des zones contrôlées du THSCAN
3.1.5.1. Débits de dose mesurés avec conteneur dans la zone contrôlée
3.1.5.2. Débits de dose mesurés sans conteneur dans la zone contrôlée
3.1.5.3. Interprétations
3.1.6. Dispositifs à rayons X pour l’inspection des conteneurs contenant des sources radioactives
3.1.6.1. Chauffeur du scanner HCV-Mobile
3.1.6.2. Opérateur image
3.1.6.3. Interprétations
3.1.7. Les doses effectives totales et les doses effectives moyennes reçues par les travailleurs dans chaque site de GasyNet
3.1.7.1. Résultats reçus dans les sites GasyNet
3.1.7.2. Interprétations
3.1.8. Avantages de l’utilisation des scanners
CHAPITRE 4 : MOYENS DE PROTECTION DES TRAVAILLEURS
4.1. Protection radiologique relative à l’utilisation du scanner HCV-Mobile
4.2. Protection radiologique relative à l’utilisation le scanner THSCAN
4.3. Organisation pendant le contrôle des conteneurs
4.3.1. Responsabilité inhérente
4.4. Système des sécurités radiologiques
CHAPITRE 5 : EVALUATION DES RAYONNEMENTS DE FUITE EN APPLIQUANT LE FACTEUR D’ETALONNAGE Nk
5.1. Interprétations
RECOMMANDATIONS
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES