Utilitaires de calcul : DOSIMEX

La chronique n° 5 de Gluonmou : DOSIMEX-N
 
Bonjour chers auditeurs. Après une phase un peu course en sac, une rencontre avec une bosse mal placé sur une piste de ski (y’a du laissez-aller chez les dameurs, ma brav’dam’) un congrès où je me suis fait une entorse au poignet à signer des autographes (je rigole, mais moi aussi je peux prendre le melon si j’ai envie dès fois…), je reviens contre vents et marées,c’est d’époque, pour cette cinquième chronique. Celle–ci ouvre la séquence consacré aux outils plus spécifiquement lié aux calculs d’équivalent de dose générées par les radionucléides
 
Nous commencerons par parler neutrons. Allez, ne partez pas. Je sais d’expérience qu’assez souvent, lorsque l’on dit« neutrons » à un RP, ça avance instantanément l’heure de départ de son bus.
 
Le code Dosimex-N va vous réconcilier avec ces petites bébètes. Il propose deux options, l’une pédagogique, l’autre à vocation calcul de dose.
 
Dans les deux cas, le calcul se fait suivant le principe des codes Monte-Carlo, c'est-à-dire que l’on reproduit tous les aspects aléatoires des processus d’interaction neutron-matière : distance parcouru entre deux interactions, nature de la réaction (diffusion, capture ..), angle de diffusion etc etc…
 
Vous pouvez vous familiariser avec cet aspect avec l’onglet « trajectoire », qui vous permet d’envoyer un par un des neutrons à partir du centre d’une sphère représentant une protection biologique. Vous pouvez choisir l’énergie du neutron, la dimension et la nature élémentaire de la sphère, avec un mélange de 6 éléments possibles : C, H, O, N, Pb et Bore 10 (même choix dans l’application calcul).
 
Vous verrez par exemple comment les neutrons rapides se thermalisent rapidement dans l’eau, puis sont capturés ou sortent de la protection. Ainsi que l’impact d’un pouillème de Bore 10. Vous constaterez en prenant par exemple du plomb à quel point ce matériau est un piètre écran vis à  vis des neutrons rapides. En même temps que la trajectoire se construit, l’historique de la trajectoire s’affiche, et l’on voit l’évolution de l’énergie du neutrons au furs et à mesures des chocs :
 
Exemple d’un neutron de 5 MeV dans une sphère d’eau de 50 cm de diamètre : le neutron est thermalisé après 15 chocs (0,025 eV) et est capturé après 107 chocs :
 

 
 
Exemple d’un neutron de 5 MeV dans une sphère en plomb de 3 m de diamètre : malgré les dimensions du bestiau, le neutron réussit à en sortir après 1098 chocs avec une énergie de 125 keV (j’en profite pour signaler un défaut de conception : la trajectoire affichée ne prend en compte que les 1000 premiers chocs, ce qui nous paraissaient initialement suffisants, ce sera corrigé dans une prochaine version)
 

 
 
Posologie pour les neutrophobes: vingt tirages aléatoires par jours pendant 15 jours en en jouant avec l’énergie du neutron et le matériau, et les neutrons n’auront plus aucuns secrets pour vous.
 
Dans l’onglet « Dose », le principe de la gestion est le même, mais comme on n’affiche pas les trajectoires, ça pédale plus vite (suivant les versions d’Excel, un conseil si vous avez Excel 2003 gardez-le, ça va devenir culte).
 
On peut choisir la nature de la source : Am/Be, Ra/Be, PuO2, Monoénergétique, puis l’activité alpha ou le taux d’émissions sous 4 pi. On détermine la nature de la protection biologique, et on appuie sur le bouton. On peut aussi rajouter un écran de Cadmium.
 
Le temps de calcul peut être assez long si l’on choisi une dimension élevée de protection, ou très absorbante etc..
 
Dans certains cas vous n’aurez qu’un seul neutron émergeant au bout de 100000 neutrons générés, ou plus. Vous pouvez  limiter ce temps de calcul en choisissant un nombres de neutrons émergeants plus petit, ce qui impactera alors l’erreur statistique.
 
Le code vous donne diverses informations : DED en Hp(10) et H*(10), le coefficient de transmission en dose et en fluence, la dose gamma due aux gamma de capture, l’allure du spectre émergeant, pour l’essentiel



 Et maintenant le grand jeu de la chronique n° 5
 
 
Question 1 : pourquoi les neutrons ont –ils une capacité de pénétration dans la matière en général assez élevée ?
 
Question 2 : pour quelle raison l’eau est –elle une meilleure protection, et de loin,  que le plomb (cf les trajectoires précédentes et questions suivantes))
 e
 
Question n° 3 : une source de neutron monoénergétique de 5 MeV placé au centre d’une sphère de rayon 25 cm de plomb a un facteur de transmission en fluence de 100 % (ce qui veut simplement dire qu’aucune neutron n’est capturé. Par contre on obtient bizaremment un facteur de transmission en dose neutron de 102 % : la dose  est plus élevé avec plomb que sans plomb !! Comment cela est-il possible, ma brav’dam’?
Pour vous aider, ci-dessous une trajectoire d’un neutron de 5 MeV dans cette sphère, sachant que la plupart des trajectoires se concluent de la même façon :
 

 
Question 4 : le cadmium est réputé être un excellent écran contre les neutrons. Sa section efficace de capture pour les neutrons thermique est de l’ordre de 3000 barns. Ainsi 0,5 mm de Cadmium représente 10 écrans moitiés contre les neutrons thermiques. On constate cependant, avec une source Am/Be, que 0,5 mm de Cd placé derrière une sphère de protection biologique d’eau de 20 cm  n’a quasiment aucun effet en termes d’atténuation en dose. (dans les deux cas le facteur de transmission en dose est de l’ordre de18 %). Pourquoi cet écran a-t-il si peu d’effet ? Une petite indication est fournie par le spectre des neutrons émergeants de la protection, sans présence de l’écran de Cadmium :
 

 
A vous de jouer.
 

Neutronmou

Bonjour,
dans le tableur IRM photons, quel est l'épaisseur du milieu 1
Je voudrais le modifier mais garder le milieu 2 en IRCU pour pouvoir avoir la dose du milieu 2 avec des épaisseurs de Pb différentes.

l'épaisseur du milieu 1 n'est pas défini. On considère simplement que l'équilibre électronique y est atteint (kerma=dose absorbée)

La fluence que l'on choisie est celle qui arrive à l'interface milieu1/milieu 2. On ne calcule pas l'atténuation dans le milieu 1

Les conditions ICRU sont définies pour le cube 30x30x15 équivalent tissus avec un milieu 1 en air

Pour faire une atténuation de la fluence par un écran mieux vaut passer sur Dosimex-G qui est fait pour ça


Mais IRM photon permet de calculer l'atténuation en ligne droite dans n'importe quel matériau (milieu 2), mais pas le build-up

Gluonmou

bonsoir gally
pour la boule de billard, transpose à la question 2; boule de billard contre boule de billard, ou contre boule de pétanque
Résultat?

Coucou,
hier j'étais un peu just en temps avant le diner.Bon, pour la 3, neutron perd de l'energie dans les collisions, donc moins energétique, donc plus dosant.

Qui ose vaincra (Paul Bonnecarrère)

Gally a osé, Gally a gagné, tout en prenant le bus

Donc, ma chère Gally, je m'en vais t'envoyer par portefaix ton prix gagnant, mais je te propose la chose suivante: grâce à ce modeste ouvrage, tu pourras affiner les réponses, notamment en utilisant DOSIMEX_N, comme par exemple en modélisant une source monoénergétique de neutrons d e5 meV dans une sphère de plomb (avec l l'onglet "dose"). La réponse est là.

Bravo et à bientôt

Gluonmou

Je présente à l'ensemble des confrères du cirkus mes sincères excuses pour avoir gagné un bel ouvrage avec des réponses si médiocres. J'ignorais d'ailleurs que l'on pouvait gagner quelques chose.
Je m'engage donc par la présente à faire don de ce prix à un RP défavorisé.

Le prix c'est le savoir

bonjour gally,
il ne faut pas te dévaloriser et si comme tu le dis si bien, le prix c'est le savoir, accepte le bouquin et lis le. Tu verras que les rubriques de Gluonmou ne sont que la partie visible de l'iceberg
Bonne lecture

Hello Domino !
Ce serait bien mal me connaitre que de croire que je refuserais un bouquin rp que je n'ai pas déjà
      .

BOnjour Gamma Lambda, Bonjour Gluon Mou,
J'aurais une question à vous poser concernant Dosimex. J'ai réalisé une note de calcul pour un cabinet dentaire, pour une des cloisons, je trouve Xpb égal à 0 pour le primaire, diffusé et rayonnement de fuite mais dans la ligne épaisseur de plomb calculée et à rajouter le tableau affiche 0,17 mm de Pb. Pourriez-vous m'expliquer pourquoi? SI c'est lié à la CDA à rajouter en fonction de l'écart trouvé entre les épaisseurs calculées pour chaque type de rayonnement , est-ce que cette opération doit être faite même lorsque Xpb=0?
Je vous remercie de votre aide.
Tecomate

Bonjour Tecomate,

Sur un plan logique ce n'est pas aberrant : les 3 composantes de doses peuvent  individuellement ne pas dépasser la limite de DED, donc pour chacune aucune épaisseur n'est requise. Mais la somme des trois peut dépasser cette limite, donc il faudra mettre un peu de plomb.

Par contre la règle de composition des épaisseurs de la norme est un peu brutale, son découpage est assez grossier; Avez-vous essayé l'option "méthode alternative", basée sur une norme norvégienne (ou suédoise  ou finlandaise...) qui est plus fine et peu donner un résultat plus nuancé?

Par ailleurs nous réfléchissons à réaliser un mode de calcul "hors norme" qui prendrait justement en considération toutes les composantes en même temps, et trouver par une méthode de solveur l'épaisseur de pb (ou autre) nécessaire et suffisante pour tenir de débit max . Le calcul analytique classique  ou abaque n'étant pas possible, car les énergies de chacune des composantes est différentes.


Pour l'instant c'est juste l'idée d'un projet, et si on sort ça (le "si" c'est si on tient le tchaillindje) ce ne sera pas avant la fin de l'année

Entre temps on devrait sortir une nouvelle version d'ici quelques jours, avec pas mal de nouveautés assez sympa, genre :
-Calcul activité source en fonction du DED mesuré en gamma (ça c'est Klax qui nous l'avait demandé, du coup il peut penser à acheter une caisse de champagne Ukrainien., le tchernobylium,  excellent avec une petite omelette aux champignons.du coin.), 
-des DED dans un volume avec des parois contaminés (ça c'est une idée qu'elle est venue à Gamma.Lambda  depuis qu'il bosse dans un endroit sans fenêtre avec des gros Becquerels partout du sol au plafond).
-Une option permettant de déterminer, là encore par une méthode par solveur, vu que l'on tient compte du build-up y compris dans l'air,  un zonage radiologique
-La possibilité de changer la nature de l'anode pour les géné X

Et peut-être une option permettant d'évaluer un effet de ciel (là encore une idée de gamma.Lambda, ce qui put paraître paradoxal pour quelqu'un qui ne le voit plus, justement, le ciel....5/20 pour la vanne, mais j'assume)

Gluonmou et Gamma. lambda (qui vous fait coucou de la main, mais vous ne pouvez pas le voir, à cause des rideaux en béton de 1 m d'épaisseur)

Bonjour, 
Une petite remarque : pour le calcul de la protection,  soit tu fais le calcul pour du primaire,  soit tu fais le diffusé associé à la fuite de gaine.

Effectivement, je me suis un peu emballé.
La norme précise que si l'on prend les trois composantes, c'est l'écran calculé avec le primaire qui compte. La règle de composition des écarts ne porte qu'entre les fuites et le diffusé.

En même temps avoir le primaire et le diffusé sur une même paroi, ça ne parait pas naturel, sauf diffusion à angle faible

Mais comme il est possible de vouloir prendre les trois composantes en même temps...

Mais somme toute , après réflexion, la prise en compte des trois composantes avec résolution par solveur présente un caractère "universel" : si primaire il y a , la solution par solveur convergera naturellement vers la solution "primaire seul", compte -tenu des différences majeures entre les DED des 3 composantes.
Si la norme précise que si l'on prend en compte le primaire, seule la protection contre le primaire seul est à prendre en compte, c'est parce que que c'est la seule méthode raisonnable pour avoir une solution abaque

Pour l'instant, tout cela est dans les limbes

Bonjour Gluonmou,
Désolée pour cette réponse tardive, j'étais en déplacement et pas d'accès à internet, est-ce possible? Et oui et oui!! Je suis de retour et je suis de nouveau esclave de la civilisation. 
Merci pour ces précisions.
J'ai essayé la méthode alternative et je trouve une protection de 0 mm de Pb alors qu'avec la NFC 15-160 je trouve 0.17 mm de Pb. La question est: réglementairement parlant, puis-je me baser sur la méthode alternative pour définir les protections à mettre en place?
Tecomate

Rebonjour,
J'ai relu la norme et elle précise que les épaisseurs de protection sont calculées uniquement lorsque Fp, Fs et Fg sont supérieurs à 1. Les facteurs calculés dans mon cas sont inférieurs à 1, donc l'épaisseur à rajouter donnée par dosimex NFC 15-160 qui est de 0.17 mm Pb n'est pas à prendre en compte. Est-ce bien ça?
Tecomate

Bonsoir Tecomate,

Une première réponse sans la norme sous les yeux :
l'idée c'est que vous pouvez avoir un DED diffusé < 0,02 mSv/sem et un DED fuite< 0,02 mSv/sem. Donc calculé chacun de leur coté les Fs et Fg sont inférieurs à 1
 
Mais pour autant vous pouvez avoir un DED total (genre 0,015+0,015)  supérieur à 0,02 mSv/sem.
Donc il faudra finalement une protection (qui sera minime de toute façon).

Après, pour les détails , je ne les ais plus en tête, d'autant que l'on jongle avec la règle de composition des épaisseur de la norme mais aussi celle de la norme venu du nord (Önorm..), plus fine et plus progressive

Cordialement

Gluonmou

Bonjour,

Suite à la remarque de Tecomate, nous avons réuni en urgence le staff complet de l'équipe Dosimex. Après un passage au vote, il a été décidé à la quasi-unanimité (l'ingénieur qualité était contre, on l'a viré...) d'appliquer la règle suivante : 
En l’absence du primaire, si Fs+Fg< 1, alors e=0 

Cette règle qui respecte la logique la plus élémentaire a été implémentée dans la dernière version de Dosimex-G que nous diffuserons dans la semaine

Gluonmou, Gamma.lambda et al.

A quand la prochaine chronique de gluonmou?? 

Ah ben dit donc, il s'en est passé des choses pendant que j'avais la tête en bas...
Et moi, j'ai calculé l'épaisseur des parois des avions avec mon radiamètre... Manque singulièrement de plomb ces affaires...

benjamin14 a écrit:

A quand la prochaine chronique de gluonmou?? 

Là on va sortir des dernières versions, notamment bien sûr avec Dosimex-G et pas mal de nouveautés. Ce fut un gros boulot;, avec Gamma.lambda.
Nous allons donc nous occuper à diffuser ces outils, et je reprendrai les chroniques, mais pas avant juillet car au boulot ils font rien qu'à  m’embêter, et en gros je suis sur des sessions jusqu'à fin juin (vivement qu'ils nous filment pendant nos cours, après on passe au e-learning et aux MOOC, juste en appuyant sur "play", comme ça on aura le temps de faire des réunions et de la qualité, en remplissant des tableaux de "reporting" jusqu'à plus soif)

Donc sans doute une petite chronique en juillet. 

Gluonmou

avec fils de poulain

je voulais dire benjamin (bien que je n'ai rien contre fils de poulain)

Ah zut! Moi qui croyais devenir célèbre...
Chui déçu...