[Comprends pas] "Guide pratique radionucléide et RP" de la SFR

Bonjour à tous,
Je me replonge par curiosité dans le guide édité par la Société Française de Radioprotection :
"Guide pratique radionucléide et Radioprotection" de D. Delacroix et P.Leblanc

Ils spécifient dans cette page (ci dessous) l'origine des deux valeurs des épaisseurs demi figurant dans le guide pour les fiches RP des radionucléides :



Si je vais à la page du Carbone 11, je vois qu'il n'y a qu'une seul raie d'annihilation gamma soit 511 keV
Or ils spécifient 2 épaisseurs demi pour ce radionucléides, cela n'a pas de sens car il n'y a qu'un seul gamma a une énergie bien déterminé. Qu'est ce que cela signifie ?


De même lorsqu'il y a plusieurs raie gamma, le guide ne précise pas pour quel énergie les épaisseurs demi correspondent. Pour l'iode 123 ça part dans tout les sens et je suis pas sur de comprendre ce qu'ils ont voulu dire ..



Merci par avance

Bonjour

Dans le cas du carbone 11 comme vous l'avez remarqué, le seul rayonnement électromagnétique est celui d'annihilation (511keV).
Si je prends la valeurs numérique de la première épaisseur moitié dans le plomb c'est 15 mm.
Or il se passe quelques interactions dans ce premier écran. Il y a une production de rayonnements diffusés d'énergie plus faible. C'est l'effet Compton qui produit ces diffusés. Du coup la deuxième épaisseur moitié est plus petite (5 mm) car il y a des rayonnements de 511 keV à atténuer mais en quantité plus faible qu'avant le premier écran et des rayonnements qui ont une énergie variant entre 511 et 0 keV.

Pour l'iode 123 c'est un peu différent.
Il y a des gamma et des X d'énergie 27 keV émis à 71 % et 159 keV à 83 %.
On va dire pour simplifier moitié 27 keV et moitié 159 keV
Dans le plomb l'effet prépondérant pour le rayonnement de 27 keV est l'effet photoélectrique.
Pour simplifier c'est lui qui va être stoppé avec 1.5 mm de plomb.
En regardant les abaques dans les données de base sur le site µ/ = 40 cm²/g soit avec une masse volumique de 11 g/cm³ une valeur de µ égale à 440 cm^-1.
Si je prend 1.5 mm de plomb e^-µx = 2,1.10^-29.
Autrement dit le rayonnement de 27 keV a été totalement stoppé. Reste le rayonnement de 159 keV, les rayonnements diffusés par effets compton dans le premier écran et ceux que nous n'avons pas pris en compte comme le 529 keV à 1 % mais qui intervient dans la composante.

On pourrait aussi tenir compte du facteur d'augmentation en dose mais avec les épaisseurs annoncées cela serait peu important.

N'hésitez pas à me faire préciser certains points.
KLOUG

Ah je m'attendais à une réponse de Mr Kloug car il est partout ! (je vous ai eu en cours ITDD + vu à c'est pas sorcier), merci pour l'explication =)

Donc dans le cas du carbone 11, l'épaisseur moitié totale pour l'écran est alors de 15+5mm soit 20mm ?

De même pour I123, l'épaisseur moitié totale est en fait de 6+1,5mm = 7,5 mm.

1) Pourquoi ne pas avoir mis directement l'épaisseur moitié totale plutôt que la decliner selon les composantes énergétiques des raies gammas ?

2) Je me rapelle avoir vu les abaques sur le site il y a longtemps mais je ne les aient pas retrouvées. Sinon je me référe au NIST :

Ci dessus on retrouve bien les 40 cm²/g pour les X ray à 27 keV .
ce qui donne bien e-µx = e-(440x0,15)=e-(66)=2,1.10-29, effectivement tout est absorbé avec 1,5 mm de plomb.
Pourquoi on choisit 1,5 mm et non une valeur plus faible d'écran ? exemple si je choisi 0,05 mm de plomb, cela fait e-µx=2,78947E-10, donc tout est encore absorbé ?

3)J'ai une autre question portant sur les émissions à 71 et 83 % des raies de 123I. La somme ne fait pas 100%, d'ou se basent ces pourcentages ? (je sais que la réponse est longue mais je n'ai jamais reçu une explication claire)
Merci =)

pour 2) les abaques de rpcirkus : http://www.rpcirkus.org/documentation/generale/donnees-bases
pour 3) je vais consulter ce doc ! :
http://www.rpcirkus.org/component/docman/doc_download/108-etudes-de-schema-de-desintegration

Salut a toi wilsoncloud,
Je vois que tu as déjà répondu a tes deux dernières interrogations, donc il ne me reste plus que la première :
1) Car comme son nom l'indique c'est un "Guide pratique3 destiné à être utilisé sur le terrain!
Et ce n'est pas lors d'une intervention que tu vas t'amuser a sortir papier feuille et calculettes pour des équations exponentielles...

Bpnsoir

wilsoncloud a écrit:

Donc dans le cas du carbone 11, l'épaisseur moitié totale pour l'écran est alors de 15+5mm soit 20mm ?
De même pour I123, l'épaisseur moitié totale est en fait de 6+1,5mm = 7,5 mm.

Pour illustrer un peu plus mon propos la première épaissuer moitié est de 15 mm et la suivante vaut 5 mm.
Ce qui veut dire qu'avec 20 mm on atténue d'un quart le nombre de rayonnement de départ plus ceux créés par diffusion.
Les courbes prennent en compte ce fameux facteur d'augmentation en dose.

wilsoncloud a écrit:

3)J'ai une autre question portant sur les émissions à 71 et 83 % des raies de 123I. La somme ne fait pas 100%, d'ou se basent ces pourcentages ? (je sais que la réponse est longue mais je n'ai jamais reçu une explication claire)

Non c'est assez simple. La somme des intensités d'émission pour la désintégration fait TOUJOURS 100 %. Or l'émission gammma est un autre phénomène (avec les électrons de conversion interne). Là par contre la somme des intensités d'émission peut être supérieure à 100 %
Cela vient que les intensités des gammas émis proviennent des désintégrations et aussi (c'est possible) de niveaux excités supérieurs.
Voir le diaporama radioactivité sur le site http://www.rpcirkus.org/rp/cours-radioprotection.

KLOUG

Houla critical error je ne comprend plus.

Citation :

Or il se passe quelques interactions dans ce premier écran. Il y a une production de rayonnements diffusés d'énergie plus faible. C'est l'effet Compton qui produit ces diffusés. Du coup la deuxième épaisseur moitié est plus petite (5 mm) car il y a des rayonnements de 511 keV à atténuer mais en quantité plus faible qu'avant le premier écran et des rayonnements qui ont une énergie variant entre 511 et 0 keV.

Le premier ecran de 15 mm absorbe 50% du rayonnement incident. Mais il y a des rayonnements secondaires de moindre énergie qui sont créés dans cette écran (on admet qu'ils ne sont pas auto absorbé dans ce premier écran et qu'ils s'échappent de celui ci). Le deuxieme ecran de 5mm en absorbe alors 50%. Donc en tout, pour absorber 50% du flux incident, il faut 15 et 5 mm soit 20 mm au total ? pourquoi un quart ?

Bonsoir
Déinition de l'épaisseur moitié : épaisseur nécessaire pour atténuer d'un facteur 2.
La première épaisseur atténue d'un facteur deux et la deuxième la moitié de la moitié soit le quart de ce qu'il y a avant tous les écrans.
En tant que prof j'aurai tendance à dire qu'il faudra faire une petite relecture..
Voir page 20 du diaporama sur l'exposition externe.
On dit d'ailleurs que l'épaisseur motié est une notion théorique (ne tenant pas compte de la dégradation en énergie et des diffusés).
On peut dire que le livre de mes anciens collègues, lui, rend compte de ces phénomènes.
KLOUG

Ok pour le carbone 11 et le 1/4
Mais pour l'iode 123, que représente les 1.5 et 6 mm ? les 6 mmm sont le x1/2 pour uniquement les gamma a 159 kev?

Absolument
KLOUG

Alors que dois je faire si j'ai une source de I123 et que je veuille mettre un ecran 1/2 : il me faut seulement 6 mm de plomb ? et pour un ecran 1/4 7.5 mm?

Dans ce cas à quoi cela ça sert d'indiquer la valeur de 1.5 mm si elle ne sert a rien en pratique ?

Pour la courbe acier les épaisseurs du premier écran sont maintenant supérieur au deuxiéme alors que avec le plomb c'est l'inverse ?

J'ai du mal à faire confiance à ces données.
De manière générale pour calculer une épaisseur demi je peux utiliser la formule
X1/2 =ln 2/ µ avec µ l'atténuation linéique trouvé pour le gamma de plus grande énergie ?

Bonne soirée =)

Salut wilsoncloud,

wilsoncloud a écrit:

Alors que dois je faire si j'ai une source de I123 et que je veuille mettre un ecran 1/2 : il me faut seulement 6 mm de plomb ? et pour un ecran 1/4 7.5 mm?

Non c'est l'inverse.
La première couche X1/2 vaut 1.5mm et les autres 6mm.
Donc il te faut 1.5mm pour atténuer ton rayonnement d'un facteur 2 et 7.5mm pour atténuer ton rayonnement d'un facteur 4.
Les 6 mmm sont le x1/2 pour uniquement les gamma a 159 kev, et pour les comptons créés dans la premére couche X1/2...

wilsoncloud a écrit:

Dans ce cas à quoi cela ça sert d'indiquer la valeur de 1.5 mm si elle ne sert a rien en pratique ?

Si tu veut atténuer ton rayonnement d'un Facteur 2 il te faut seulement 1.5mm et non 6mm.
Si elle sert, si tu veut atténuer ton rayonnement d'un facteur 16 par exemple tu dois prendre 4 épaisseurs X1/2.
Tu prendra alors 1.5mm de plomb pour la première et 6mm de plomb pour chacune des trois autres.
Ce qui te fera au total 19.5mm de plomb, et non 24mm.
Cela à son importance aussi d'un point de vue économique...

wilsoncloud a écrit:

Pour la courbe acier les épaisseurs du premier écran sont maintenant supérieur au deuxiéme alors que avec le plomb c'est l'inverse ?

Car ces deux matériaux sont différent donc, le Build up n'y est pas créer de la même manière (en intensité) et il n'est pas non plus auto-absorbé de la même façon.

wilsoncloud a écrit:

J'ai du mal à faire confiance à ces données.
De manière générale pour calculer une épaisseur demi je peux utiliser la formule
X1/2 =ln 2/ µ avec µ l'atténuation linéique trouvé pour le gamma de plus grande énergie ?

Pas vraiment, il vaudrai mieux que tu calcul l’atténuation pour chaque énergie pondérée du facteur d'émission du rayonnement,
Sans oublier bien sur le facteur d’accroissement de dose.
Le gamma le plus énergétique de l'I-123 ( 1068 KeV) n'est émis qu'à 1.420e-3%, il n'aura donc qu'une très faible contribution dans le débit de dose de la source!

Bonsoir
Merci des réponses... on va peut être finir par y arriver.
J'aimerais faire un bilan car c'est quand meme loin d'étre intuitif tout ça

Pour l'Iode 123 :

Citation :

Il y a des gamma et des X d'énergie 27 keV émis à 71 % et 159 keV à 83 %.

Il y a deux valeurs d'écran spécifié dans leurs courbes : la premiére à "1.5mm" et la deuxiéme à 6 mm.

Citation :

Les 6 mmm sont le x1/2 pour uniquement les gamma a 159 kev, et pour les comptons créés dans la premére couche X1/2...

Imaginons que demain je doivent aller sur le site pour atténuer d'un facteur 2 ma source de 123I (qui emet simultanément du 27 et du 159 KeV). On a qu'a dire qu'elle fait 1 mSv/h

Citation :

Donc il te faut 1.5mm pour atténuer ton rayonnement d'un facteur 2

Si je lis bien le guide en mettant seulement 1.5 mm de plomb, j'aurai donc 0.5 mSv/h derriere l'écran ?

On a donc 0.5 mSv/h derriere l'écran. Les comptons et cascade EM crées par le buildup (accroissement de dose par la création de plus de particules) sont prit en compte dans les 0.5 mSv/h.
Disons que je veuille encore diminuer de moitié les 0.5 mSv/h, donc obtenir 0.25 mSv/h, soit une reduction de dose d'un facteur 4 par rapport à la source nue.

Citation :

Donc il te faut 1.5mm pour atténuer ton rayonnement d'un facteur 2 et 7.5mm pour atténuer ton rayonnement d'un facteur 4.

Donc il faut que je rajoute 6 mm de plomb aprés les 1.5 mm pour avoir 0.25 mSv/h. C'est pas possible.
Théorie :
Aprés le 1er écran on a 0.5 mSv/h, avec des gammas en nombre et en énergie plus faible que ce qui est émis initialement par la source :
_due a la réduction du nombre de gamma par absorption photoelectrique dans l'écran (création de pair exclue à ces énergie)
_de la perte d'énergie des gammas par la diffusion compton.

On a des particules en plus :
_ électrons photoelectrique et Comptons, mais ces électrons sont absorbé dans 0.05mm de plomb ce n'est pas un probleme pour un écran.
_ des Xray crées par le bremstrahlung des électrons, mais ce n'est pas un probleme car l'énergie de ces Xray est inférieure aux énergies initiale des gamma émis par la source (oui car ces X ray proviennent du freinage d'un electron qui est une fraction de son énergie cinétique et l'énergie de cet électron lui meme (crée par effet compton) est de plus inférieure a celle du gamma incident. Sauf dans le cas ou le gamma incident fait un photoelectrique et la l'énergie de l'electron à la même énergie que le gamma, mais en freinant, celui ci créra un Xray d'énergie inférieur au gamma incident.

On se retrouve donc au final aprés le 1er écran, avec "une source à 0.5 mSv/h" constitué de gamma moins énergétique qu'avant, mais avec plus de particule (Xray + electron). Un ecran n'est pas sensible face à l'accroissement du nombre de particules, mais seulement à leurs énergies. Et comme les énergies des gammas et des X aprés le 1er écran sont forcément plus faible que ceux de la source nue, le 2 eme ecran doit etre toujours plus fin que le premier.

OR :

J'ai consulté toutes les fiches RP du guide et sur ces radionucléides, le premier écran 1/2 est plus fin que le second :

Co57
Cu67
Ga67
Kr85m
Nb95m
Mo99
Pa103
I123
Ce144
Sm153
Yb169
Re186
Re188
Hg197
Tl201
Pb210 alors lui c'est le bouquet premier x1/2 à 1mm et le second a 10 mm... ?!
Bi213
Ra223
Ra225
Ac225
Ac227
Th227
Th229
Th234
Pa231
U238
Pu241

Dans tout les autres radionucléides, le premier écran est bien plus épais que le second (ce qui est parfaitement logique!). Il y a un concept qui m'échappe et c'est ça que je comprends pas depuis le début.

Bonjour
Je n'ai pas le manuel sous les yeux étant en déplacement, mais je parierai fort que dans tous les exemples que vous donnez, il y a une composante d'énergie faible voir très faible (polonium-210) et une plus forte voir bien plus forte (De mémoire le polonium-210 à un gamma de 810 keV à 0,00et quelques pourcent).
Donc la composante faible ayant une intensité beaucoup plus importante est atténuée très rapidement et la composante forte, même si elle a une intensité faible s'atténue moins bien.
Un petit tour sur le site du côté des données de base (courbes d'atténuation massique) devrait vous permettre de visualiser les coefficients d'atténuation en fonction de l'énergie.
KLOUG

Le polonium 210 ne pose pas de probleme car il n'a qu'un seul gamma a 810 keV et le premier écran est plus épais que le second, donc les gammas s'atténuent "normalement".

Je me demande comment ils ont fait leurs courbes (car rien n'est expliqué, quel logiciel, quel distance d'écran, quel distance de mesure bref...)

Moi j'aurai pensé très simplement, on simule une source ponctuelle avec tel radionucleide, on met un détecteur a 1 mètre, et on intercale entre la source et le détecteur des écrans dont l'épaisseur varie. On note la dose obtenue après l'écran en fonction de l'épaisseur de celui ci. Y'a pas plus simple.
Au final on aurait une courbe du débit de dose en fonction de l'épaisseur d'écran comme ce qu'ils nous présente :
Ci joint la courbe de U238 (page 238)


Donc moi comme un bétio sur un chantier, si je veux un facteur de réduction de 1/4, je lis sur la courbe la valeur d'écran nécessaire pour avoir 0,25 mSv/h (la source fait 1 mSv/h). Sur la courbe, cela correspond à un écran de 25 mm.

Or on me suggère d'additionner les 2 épaisseurs 1/2 pour avoir l'écran désiré : soit 5+12 = 17mm pour une réduction de dose d'1/4. La courbe elle, donne 25 mm.

Qui a raison ?
Existe t'il d'autre références donnant ces courbes d'atténuation pour un radionucléide donné ?

Je me risquerai à une autre question :


et sur une fiche RP du CNRS ici


Pour le césium 137, on a un premier ecran x1/2 de 19 mm pour le guide, et de 6 mm pour la fiche CNRS. Cette derniére valeur de 6 mm se retrouvant dans de nombreuses autre références hors france. J'avais aussi vérifié cette valeur sous microshield.

Qu'est ce que je dis lorsque je dois me justifier d'une valeur d'écran, sur quel référence puis je m'appuyer ?

merci pour vos éclaircissements

Bonjour
J'ai toujours à me méfier des épaisseurs moitié théoriques.
Je préfère faire les calculs avec les facteurs d'atténuation et les build up si besoin.
Si je regarde par rapport au épaisseurs dixième soit Ln10/Ln2 . x_1/2 soit 3,32 . x_1/2 on constate facilement qu'on n'a pas pris la première épaisseur moitié pour faire le calcul et pas non plus la deuxième (3,32 x 12 = 39,. Par contre on est pas loin de 38 et là ça donne le bon ordre de grandeur.
Donc si vous voulez absolument utiliser ces valeurs, prenez la valeur la plus importante, vous serez sûr de ne pas vous tromper.
http://www.rpcirkus.org/documentation/generale/donnees-bases
puis "courbes d'atténuation massique".
Sinon pour avoir l'information le mieux serait de contacter les auteurs. Je sais qu'un d'entre eux est encore en activité au CEA à Bruyères le Châtel.
KLOUG

Bonjour
Je vais faire le calcul avec les courbes que j'utilise pour le césium-137 dans du plomb :
/ = 0,105 cm².g^-1 pour 662 keV avec = 11,3 g.cm^-3.
Soit = 1,187 cm^-1
x_1/2 théorique = Ln2 /
x_1/2 théorique = 0,693/1,187 =0,58 cm soit 5,8 mm.
Soit pas loin de 6 mm.
KLOUG

Cependant Kloug tu as négliger le Build up dans ton calcul,
Qui dans ce cas la est de l'ordre de 2.5 environ...

Page 28 du bouquin, tu as l'explication suivante :

Citation :

3.4.1] Ecrans de protection contre I'exposition externe
Le parcours des Beta et e- ou ('attenuation des y et X dans la matiere sont fonction de I'energie du
rayonnement et de la nature de la protection.

Pour les rayonnements Beta et e- nous avons determine les epaisseurs d'absorption totale de ces particules
dans le verre et le plexiglas qui sont les materiaux les plus couramment utilises.
Pour les rayonnements y et X, nous donnons les courbes d'attenuation pour des epaisseurs de
plomb et d'acier allant jusqu'a 15 cm. Ces courbes sont etablies en tenant compte du facteur de
build up dans la protection (voir la figure 4 ci-dessus).

Les valeurs des premieres epaisseurs « moitie » et « dixieme » (c'est-a-dire les epaisseurs qui attenuent,
respectivement d'un facteur 2 et 10, la dose delivree par une source nue) ainsi que les epaisseurs
« moitie » et « dixieme » dans la partie droite ou exponentielle des courbes sont representees
sur la figure.

Notons que, dans le cas de certains radionucleides presentant simultanement une composante
significative a basse et haute energie (par exemple, l'I-123), les premieres epaisseurs « moitie » et
« dixieme » peuvent etre significativement inferieures aux secondes epaisseurs « moitie » et « dixieme
». Il convient d'etre vigilant pour les radionucleides presentant cette particularite.

Donc il est vrai, pas beaucoup plus d'explication sur les calculs...


Mon interpretation est :
1) L'orsque la première épaisseur est supérieure aux suivantes
-> Celle ci à été augmantée pour prendre en compte le facteur d'accroissement de dose afin de pouvoir le négliger pour les autres couches.
2) L'orsque la première épaisseur est imférieure aux suivante
-> Le nucléide a une composante spectrale de basse énergie relativement intense, qui sera fortement aténuée dans les premiéres interactions avec l'écran,
Il ne restera plus qu'a se proteger des gammas plus énergétique par la suite.

A noter qu'un gamma de faible energie produira essenssiellement de l'effet photoelectrique dans la matière.
Donc dans le cas 2) ci dessu, l'essensiel du build up sera produit dans la seconde couche d'écran.

Je suis sur Microshield.
Avec une source ponctuel, et avec le césium, et avec un écran d'épaisseur 5,8 cm, j'ai une reduction de 2,07 fois la dose.

C'est le bon X1/2 calculé a la fois théoriquement et vérifié avec microshield, mais uniquement SANS prendre en compte le build up !

Cette écran de 5,8 cm divise la dose par 1,16 seulement lorsque l'on prend en compte le build up !

Si je prend en compte le build up, le X1/2 est atteint (2,03) lorsque l'écran à une épaisseur de 19 mm (donc la valeur du guide RP).

Dans les cas réels il faut bien toujours prendre en compte le build up ? donc on peut faire confiance au guide sur la premiere valeur pour des cas reels (la deuxieme valeur de x1/2 ne donne pas un facteur de reduction de 4, mais plutot proche de 3,17 donc attention)

Oui il faut toujour prende en compte le Build up dans les cas réel !
C'est pour ca que l'efficacité d'un écran dois toujours être vérifié aprés sa mise en place !!!

C'est bien pour 19 + 7 soit 26 mm de plomb que tu trouve une atténuation de 3,17?

Attenuation de 3,17 : oui avec 2 shield accolé de 19 et 7 mm. Dans MS je fais bien gaffe d'associer le build up a la raie du 662 keV pour pas avoir de mauvais resultat (erreur frequente)

jessaye de calculer le build up a la main, et voir si a partir de notre 5,8mm, si on peut froler les 19 mm en rajoutant ce build up theorique

Bonjour
Le build up avec l'énergie des gamma du césium et l'épaisseur de l'écran doit être négligeable ! Et je n'ai pas à en tenir compte quand je parle d’épaisseur moitié théorique. Si j'ai précisé c'était bien pour quelque chose !
Alors x = 0,6 x 1,19 = 0,71
B = 1,2 ou 1,3 pour du plomb à 662 keV
Moi je ne trouve pas 2,5
KLOUG

D'accord avec 1,2 ou 1,3 pour B. 6 mm de plomb, en tenant compte du build up, n'atténue plus que de 1,4 le faisceau incident

Microshield avec écran de 6 mm de plomb :

Sans build up : 8,61 x 10^2 mGy/h
Avec build up : 1,57 x 10^3 mGy/h

soit un facteur 1,8 sur la dose

Théoriquement, pour avoir un facteur d’atténuation de 2,02 et en tenant compte du build up, il faut 1 cm de plomb.
ux = 1,187 x 1 = 1,187 soit B = 1,34 environ et facteur attenuation = 1/Be(-ux) = 1/1,34 exp (-1) =2,02

Pourquoi ne peut t'on remonter théoriquement à la valeur des 19 mm proposé dans le guide (valeur tenant compte du build up et correspondant bien à un facteur d’atténuation de 2,03 sous microshield) ?