Les missions de lIRSN Dcret n 2002254 du 22 fvrier 2002

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Dosimétrie daccident en champ mixte (n,?)
utilisant la spectrométrie par résonance
paramagnétique électronique (RPE)
Marie-Laure HERVE
Durée de la thèse 11/02-10/05 Directeur de
thèse J. Barthe (CEA, Saclay) Responsable de
thèse IRSN I. Clairand Responsable de thèse EDF
J. Lallemand Laboratoire daccueil
DRPH/SDE/LDRI
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Plan

Contexte Objectifs Matériel Résultats
Conclusion et travaux en cours
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Contexte
accidents radiologiques
Depuis 1945 près de 600 accidents radiologiques
dans le monde 84 exposition externe Type
dexposition 60 localisée 26 globale 14
globalelocalisée Types daccidents accidents
de criticité (neutrons, photons) sources
dirradiation (industrie, médical,
recherche) sources orphelines

?
?
?
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Contexte

Dosimétrie daccident Observations cliniques
Dosimétrie biologique Dosimétrie physique
Technique de reconstitution
physique Estimation de la dose par
lexpérience Reconstitution par calcul
Dosimétrie post accidentelle Activation
?
?
?
Spectrométrie RPE
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Spectromètre RPE principe RPE

6
Dosimétrie RPE

Matériaux étudiés pour la dosimétrie RPE
matériaux biologiques os
(60Co, Caracelli et al., 1986) émail
dentaire (60Co, BradyJ.M. et al, 1967)
cheveux (60Co, Trivedi et al.,
1993) ongles (60Co, Dalgarno B.G. et
al., 1989) matériaux issus de
lenvironnement de la victime boutons en
plastique (60Co, Nakajima T.,
1982) verre de montre (60Co, Wu
K., 1995) saccharose (60Co, Nakajima T.,
1988) textiles (60Co, 137Cs,
Kamenopoulou V. et al., 1989) médicament
(60Co, Dalgarno B.G. et al., 1989)
?
?
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Dosimétrie RPE

• Dosimétrie RPE utilisé lors daccidents
  radiologiques
• travailleurs
• médicaments (60Co,
  Norvège, 1982)
• os de fémur et tibia (60Co, San
  Salvador, 1989)
• dent, os (192Ir, Royaume-Uni, 1991)
• dent (gamma, neutrons, Japon, 1999)
• population
• saccharose (137Cs, Estonie, 1994)
• saccharose (60Co, Thailande, 2000)
• os
  (électrons 10MeV, Pologne, 2001)

?
?
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Objectifs

• Problématique champ mixte neutrons et photons
• Choisir des matériaux disponibles dans
  lenvironnement de la victime
• Caractériser les propriétés dosimétriques des
  matériaux
• Déterminer la dose aux organes et au CE
  modélisation de cas simples

Détermination de la dose aux organes et au corps
entier à partir du point de mesure
(RPE) Définition de différentes configurations
dirradiations type Calcul de la distribution de
la dose par unité de temps
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Matériel

Matériaux choisis
Issus de lenvironnement de la victime
(dans une poche, habitation)
?
Composants de médicaments (enrobage,
ingrédient) Confiserie
?
?
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Moyens dirradiation
Moyens dirradiation
Rayonnement photonique source de cobalt 60
(FAR) générateurs X de filtration (FAR) Champ
neutronique neutrons de 14 MeV (Russie)
neutrons de 2,8 MeV et 14 MeV (Italie) Champ
mixte (neutrons, gamma) réacteur SILENE
(Valduc) sans écran avec écran de plomb
?
?
Source de 60Co
?
?
Réacteur SILENE
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Résultats

Caractérisation des matériaux

• Optimisation des paramètres dacquisition du
  spectromètre RPE
• Signal intrinsèque
• Variation du signal RPE avec le temps après
  irradiation
• Etude de la réponse en fonction de la dose
• Etude de la réponse en fonction de lénergie du
  rayonnement
• Sensibilité aux photons et aux neutrons

?
?
?
?
?
?
12
Résultats (1)

Optimisation des paramètres dacquisition du
spectromètre RPE Première étape
indispensable reproductibilité de
la mesure optimisation du rapport
signal/bruit
?

• Signal intrinsèque
• Signal sans irradiation
• seul le lactose a un signal intrinsèque
• signal équivalent à 1Gy en photons

?
13
Résultats (2)

Variation du signal RPE avec le temps pour les
photons

• Augmentation de signal importante
• Glucose et galactose 35 (stabilisation du
  signal 7 jours après lirradiation)
• Mannose 90 (stabilisation du signal 90 jours
  après lirradiation)

14
Résultats (3)
Influence du chauffage sur la stabilisation
du signal RPE Chauffage du galactose,
glucose et mannose immédiatement après
irradiation
?
100C, 1h
100C, 2h
Meilleure stabilité du signal Glucose T
ambiante Galactose 50C Mannose 100C
mannose
?
Deuxième étude optimisation du chauffage
Etudier linfluence du délai entre lirradiation
et le chauffage sur la stabilisation du signal RPE
irradiation
chauffage
15
Résultats (4)
Etude de la réponse en fonction de la
dose Photons Etude dans lintervalle 0,5
100 Gy
?
Pour tous les matériaux Linéarité jusquà 75
Gy
Neutrons A confirmer
?
16
Résultats (5)
Influence de lénergie du rayonnement sur le
signal RPE
Photons
?
Neutrons A réaliser pour les neutrons
?
17
Résultat (6)
Sensibilité aux photons et aux neutrons
18
Conclusion
Matériaux présentant un bon compromis à
lissue de létude sorbitol
saccharose fructose Deux axes pour la
reconstitution de la dose par RPE lors
daccident en champ mixte (n, ?)
?
?
?
En cas daccident en champ mixte, utilisation
des matériaux étudiés pour la reconstitution de
la dose
Développement de dosimètres spécifiques dédié à
laccident dû à un champ mixte (neutrons, gamma)
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Travaux en cours (1)
Caractérisation des matériaux Réponse en
dose pour les neutrons Réponse en énergie pour
les neutrons (2,8 MeV (Italie) , 14 MeV
(Russie)) Optimisation du chauffage (diminution
du fading) Réponse en débit de dose
?
?
?
?
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Travaux en cours (2)
Modélisation de la distribution de dose pour des
situations types
But développer une méthode permettant destimer
la dose aux organes et dose au corps entier à
partir dun point de mesure (dent, os, sucre dans
poche, ) en utilisant la RPE pour une exposition
aux photons, neutrons ou mixtes
Direction type ISO et configuration type accident
Rayonnement type