Débit de dose en rayonnement de freinage

Bonjour à tous,

Soit une source de strontium 89 (béta - 1492 keV) utilisée pour le traitement des douleurs métastatiques osseuses. Je souhaite faire une étude de poste prévisionnelle pour les travailleurs qui utiliserons cet élément.

1) Soit une source ponctuelle de 150 MBq de Sr89. Le livre "radionucléide et radioprotection" donne un débit de dose spécifique en béta à 30 cm de 1,2E-4 µSv/h/Bq. On a donc un débit de dose à 30 cm de 18 mSv/h.

2) Maintenant, j'enveloppe cette source dans une protection en plexiglas disons de 6 mm d'épaisseur. Par conséquent, le débit de dose bêta à 30 cm est désormais nul. Par contre, est-il possible de déterminer de manière simple le débit de dose en rayonnement de freinage produit dans le plexiglas, sachant que pour ce matériau on a un rendement de freinage = 0,6 % et on néglige l'auto-atténuation de ce rayonnement dans le plexi.

18 mSv/h x 0,006 = 108 µSv/h à 30 cm.

Est-ce une bonne approximation ou est-ce que je suis complètement à côté de la plaque ?

Merci d'avance pour vos réponses.

Bonjour
A l'inverse du rendement de freinage que l'on peut estimer facilement, l'énergie des X de freinage est le point délicat. On n'a pas de formule simple pour la calculer.
A 30 cm de la source on peut définir un débit de fluence (on laisse l'écran pour le moment puisqu'on néglige l'auto atténuation) en nombre de X par cm² et par seconde en supposant que l'écran plexi et très proche de l'écran et qu'il l'entoure complètement.
On peut prendre ensuite une valeur moyenne pour le coefficient d'atténuation massique en énergie de l'ordre de 0.03 cm²/g.
Avec une estimation de l'énergie X égale au quart de l'énergie max bêta (à valider avec un code de calcul), on trouve une valeur plus petite que votre estimation 0.5 µSv/h.
Mais mon calcul à main levée ne vaut qu'après vérification.
KLOUG

PCR67 a écrit:

2) Maintenant, j'enveloppe cette source dans une protection en plexiglas disons de 6 mm d'épaisseur. Par conséquent, le débit de dose bêta à 30 cm est désormais nul. Par contre, est-il possible de déterminer de manière simple le débit de dose en rayonnement de freinage produit dans le plexiglas, sachant que pour ce matériau on a un rendement de freinage = 0,6 % et on néglige l'auto-atténuation de ce rayonnement dans le plexi.

18 mSv/h x 0,006 = 108 µSv/h à 30 cm.

Est-ce une bonne approximation ou est-ce que je suis complètement à côté de la plaque ?

Merci d'avance pour vos réponses.

Euh bin désolé mais tu es complétement à côté de la plaque : le rendement de freinage ne s'applique en aucun cas à l'équivalent de dose (car il ne traduit pas le nombre de photons produit par électrons incident). Le rendement de freinage ne s'applique qu'à l'énergie et permet de calculer la fluence énergétique des photons produit par des électrons d'une énergie cinétique T !

Merci pour vos réponses.

Mais concrètement, puis-je estimer mon débit de dose en rayonnement de freinage sans le rendement de freinage (puisqu'il n'intervient apparemment ici)?

Merci d'avance.

Bonjour,


En termes de calcul, a priori, tout est possible. Je propose
de faire le calcul de deux manières différentes. La première donnant la valeur
la plus proche de la réalité, l’autre via une méthode approchée.


La première méthode donnant la meilleure évaluation utilise
une méthode de calcul type Monte-Carlo. Elle donne le meilleur résultat mais
est complexe à mettre en œuvre sauf à maitriser et à disposer d’un code
Monte-Carlo.


La seconde méthode est issue du livre « physique
appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection». Certes
approchée cette méthode a l’intérêt d’être simplissime.


Pour ne pas faire des posts trop long je sépare le calcul en
deux posts différents. A toute suite pour le résultat de mes calculs



En voiture Simone …

la première méthode est celle de référence
Cette méthode utilise le code Monte-Carlo MCNPX. Je considère un cylindre de plexiglas de 6 mm d’épaisseur (voir géométrie ci-dessous).




La source est une source béta de Sr89. Le spectre
considéré est le suivant :




J’ai ensuite calculé le débit d’équivalent de dose sous 10 mm H*(10) dû aux photons de
freinage à 30 cm
de la source. Pour les spécialiste j’ai utilisé un tally 5 (fluence en un
point) pondéré par une card DE/DF (avec les données CIPR 74).


J’obtiens alors pour une source de 150 MBq :
H*(10)=0,74 µSv/h.

Bonsoir
Ben j'étais pas mal avec mon calcul coin de table 0,5 µSv/h !!!
KLOUG

seconde partie présentation de la méthode empirique :


Pour le calcul manuel
on utilise le calcul approché dans le "§ 4.7.1 rayonnement de freinage" du livre
« physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et
radioprotection» (§ 4.7.1).


On a :




Avec
le débit de fluence énergétique.




Avec T l’énergie cinétique des électrons pris ici à l’énergie
moyenne des bétas soit T=586 keV et
le rendement de freinage.


On considère µtr/rho=0,02936 (pour un photon de T/3 soit
environ 200 keV)


En faisant l’application numérique on obtient K=3,4E-4 mGy/h
= 0,35 µGy/h


de plus pour des photons de 200 keV





on a donc H*(10)=1,4*0,35=0,5 µSv/h soit seulement 30%
d’écart par rapport à la méthode de référence !

Merci infiniment, grâce à vous mes interrogations sont levées une bonne fois pour toute.

J'ai pu refaire le calcul approché pour deux autres radionucléides de la médecine nucléaire : yttrium 90 et samarium 153, Au final, avec les coeff et rendements de freinage cherchés dans la bibliographie ou calculés, j'obtient à 30 cm en rayonnement de freinage :

Y90 1500 MBq 13 µSv/h
Sr89 150 MBq 0,5 µSv/h
Sm153 3000 MBq 3 µSv/h

Pour info, l'yttrium 90 est le seul pour lequel j'ai pu réaliser une mesure à 30 cm d'un dispositif d'injection SIR-SPHERE : env. 15 µSv/h (CQFD)

Merci à tous !!!

Juste une petite question subsidiaire pour Acrobate :

Tu dit "On considère µtr/rho=0,02936 (pour un photon de T/3 soit
environ 200 keV)"

Pourquoi un tiers de l'énergie cinétique moyenne des particules bêta et non pas 1/3 de l'énergie maximale (1492 keV) du spectre RX de freinage du Sr89 ?

PCR67 a écrit:

Juste une petite question subsidiaire pour Acrobate :

Tu dit "On considère µtr/rho=0,02936 (pour un photon de T/3 soit
environ 200 keV)"

Pourquoi un tiers de l'énergie cinétique moyenne des particules bêta et non pas 1/3 de l'énergie maximale (1492 keV) du spectre RX de freinage du Sr89 ?

Bonsoir
En fait tu ramenes tout à un une émission d'électrons monocinétiques d'énergie T=Ebetamax/3 (en fait Ebetamoyen). Les rayonnements de freinage auront eux une énergie moyenne de T/3 soit ebetamax/6. Note que d'après le livre "physique appliquée à l'exposition externe : dosimétrie et radioprotection" la limite de cette méthode est à basse énergie car il est alors difficile de trouver un mutr moyen représdntatif.
H*

H*(10) a écrit:

En fait tu ramènes tout à un une émission d'électrons monocinétiques d'énergie T=Ebetamax/3 (en fait Ebetamoyen). Les rayonnements de freinage auront eux une énergie moyenne de T/3 soit ebetamax/6. Note que d'après le livre "physique appliquée à l'exposition externe : dosimétrie et radioprotection" la limite de cette méthode est à basse énergie car il est alors difficile de trouver un mutr moyen représentatif.
H*

bonjour,
on m'a fait remarquer (à juste titre ) que (a/3)/3 ne font pas a/6 mais a/9 ! Évidemment il faut considérer une énergie moyenne des photons de Ebetamax/9.
H*

Bonjour,
Dans quels cas (source, écran...) le debit de dose peut etre supérieur avec un écran que sans écran?

Photon de 100 keV + 10 cm d'eau

la dose est alors quasiment le double de la dose sans écran

Attention, le calcul se fait avec un build-up maximum (dit "infini"), c'est à dire un écran très haut (sous-entendu pour un écran vertical)