note de sécurité safety note - TS

CERN
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NOTE DE SÉCURITÉ
TIS
SAFETY NOTE
NS 9 Rev.
TIS/RP
Date of revision: Nov. 1993
Original: anglais
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Recommandations en matière de protection contre
les risques liés aux rayonnements non ionisants
(radiofréquences et micro-ondes)
dans la gamme de 100kHz à 300 GHz
1
INTRODUCTION
Les dispositifs émettant des rayonnements électromagnétiques dans les domaines des
radiofréquences et des micro-ondes sont devenus un élément indispensable des
activités du CERN et de notre mode de vie contemporain en général. Parmi les
applications les plus courantes au CERN, on peut citer les systèmes de radiofréquence
des accélérateurs, les systèmes de radiocommunications, etc., alors que les fours à
micro-ondes et des équipements de télécommunications tels que les radios en bande
CB sont des sources d’une nature plus générale. On s’est rendu compte au cours des
dernières décennies que ces rayonnements peuvent, dans certaines conditions,
présenter des risques pour la santé, ce qui a conduit un grand nombre de pays à fixer
des limites en ce qui concerne l’exposition des êtres humains. La présente note de
sécurité énonce des directives en matière de protection contre les risques d’exposition
liés à l’utilisation des radiofréquences et des micro-ondes au CERN.
2
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS DE TYPE
RADIOFREQUENCE ET MICRO-ONDES
Les rayonnements électromagnétiques émis dans les radiofréquences et les microondes sont absorbés par les tissus organiques. Cette absorption d’énergie peut
entraîner sur ces tissus des effets thermiques, dont l’importance dépend de la
fréquence et de l’intensité du rayonnement. L’induction de la cataracte est l’un des
effets thermiques bien connus du rayonnement micro-ondes et peut s’expliquer ainsi :
bien que la chaleur produite dans les tissus soit normalement éliminée par la
circulation du sang, dans les zones de faible vascularisation telles que le cristallin de
l’œil des lésions thermiques risquent de se produire du fait d’une élimination
insuffisante de la chaleur. On admet généralement que pour les opacités du cristallin
le seuil se situe à 100mW/cm2 au moins, ce qui est très supérieur aux limites
proposées dans la présente note de sécurité.
-2-
Il y a des divergences d’opinion entre les spécialistes des effets biologiques des microondes : en effet, certains d’entre eux soutiennent qu’une faible exposition aux microondes (<1 mW/cm2) provoquera des troubles réversibles du système nerveux central,
tels que maux de tête, instabilités d’humeur, modifications de l’électroencéphalogramme et altérations de la composition chimique du sang ; cependant, la
plupart des spécialistes considèrent que la réalité de tels phénomènes n’a pas été
démontrée.
La perturbation du fonctionnement des stimulateurs cardiaques (pacemakers) a été
l’objet de préoccupations dans le passé parce que le cathéter utilisé pour la régulation
peut jouer le rôle d’antenne et capter le rayonnement. En conséquence, les dispositifs
modernes utilisent des câbles blindés entre le stimulateur cardiaque et le cœur pour
éliminer cet effet. Toutefois, il se peut que des problèmes subsistent. Des tests ont été
faits (réf. 1) pour déterminer au-dessous de quelle intensité de champ électrique ou
magnétique 95% et 100% de 111 différents types de stimulateurs n’étaient pas
perturbés en fonction de la fréquence. Ces seuils ont ensuite été comparés (réf. 2) avec
les limites d’exposition proposées par l’Association Internationale de Radioprotection
(IRPA) (réf. 3). Ils se sont révélés très proches de ces limites d’exposition tout en leur
restant inférieurs. Cela signifie que les limites d’exposition recommandées par l’IRPA
n’assurent pas l’entière protection de tous les stimulateurs cardiaques. En outre, les
stimulateurs cardiaques externes risquent d’être plus sensibles aux perturbations en
l’absence de toute épaisseur de tissu organique formant écran. Enfin, il y a lieu de
mentionner le problème de l’exposition d’éléments conducteurs, tels que montures de
lunettes ou broches et plaques chirurgicales, à des champs magnétiques RF intenses.
Des conditions d’exposition de ce type se rencontrent dans l’industrie
électrothermique. Des éléments conducteurs d’électricité peuvent s’échauffer et
occasionner une lésion des tissus environnants.
3
SOURCES DE RAYONNEMENTS
RADIOFREQUENCES
DE
TYPE
MICRO-ONDES
ET
En 1980, une enquête a été effectuée au CERN sur l’exposition aux rayonnements
micro-ondes et RF auprès de personnes ayant déclaré être professionnellement
exposées à ce type de rayonnement. Elle a révélé l’existence d’une grande variété de
sources potentielles telles que fours micro-ondes et systèmes de radio-fréquences
(klystrons, tétrodes, sources à semi-conducteurs, amplitrons, magnétrons, tubes à
ondes progressives et carcinotrons). Les dispositifs précités fonctionnaient à des
fréquences allant de 13,57 MHz à 140 GHz. La plupart des sources sont prévues pour
être utilisées dans des systèmes clos, mis à part l’émetteur radio du ST servant à la
recherche des personnes au CERN qui fonctionne à 465 MHz. Toutefois, il peur exister
un rayonnement de fuite et il faut procéder à une vérification adéquate avant de
mettre en exploitation tout système de ce type. L’enquête a également fait apparaître
une certaine confusion concernant les risques présentés par les terminaux à écran. Il
convient par conséquent de préciser que ces terminaux ne posent aucun problème du
point de vue de l’exposition aux rayonnements RF et micro-ondes et aux
rayonnements ionisants. Des études portant sur un grand nombre de différents types
de terminaux à écran ont montré le niveau négligeable de ces rayonnements à leur
proximité.
-3-
Les émetteurs de radiodiffusion et de télédiffusion, les systèmes radar, les appareils de
chauffage diélectrique utilisés dans l’industrie pour sceller les matières plastiques et
les fours à micro-ondes sont considérés comme d’importantes sources d’exposition
pour les travailleurs et les personnes du public en dehors du CERN. Des applications
médicales se rencontrent en physiothérapie, où l’on emploie couramment des
appareils de diathermie à ondes courtes (27,12 MHz) et à micro-ondes (2,45 GHz).
L’hyperthermie pour le traitement du cancer est une méthode qui se développe
actuellement. Elle consiste à chauffer les tissus tumoraux à des températures
comprises entre 41°C et 43,5°C, et faisant appel ou non à la radiothérapie ou à la
chimiothérapie, pour en faciliter la destruction.
En ce qui concerne les micro-ondes, l’application domestique la plus répandue est sans
aucun doute le four à micro-ondes, dont la fréquence normale est de 2,45 GHz.
L’établissement de normes et de procédures de sécurité nationales a eu pour effet
d’améliorer leur conception (réduction des fuites de rayonnement, perfectionnement
du verrouillage, etc.), de sorte qu’actuellement le degré d’exposition pour leurs
utilisateurs est très faible.
4
LIMTES D’EXPOSITION
La majorité des pays, y compris la Suisse (cf. réf. 2), souscrivent aux directives
proposées par l’Association Internationale de Radioprotection (IRPA) concernant les
limites d’exposition aux champs de radiofréquences dans la gamme de 100 kHz à 300
GHz (réf. 3). C’est la raison pour laquelle ces limites sont aussi utilisées au CERN.
Toutefois, il faut aussi toujours observer le principe ALARA (As Low As Reasonably
Achievable), principe de base de protection contre les rayonnements ionisants, selon
lequel les expositions doivent être maintenues ″au niveau le plus faible qui peut
raisonnablement être atteint″.
Dans les directives de l’IRPA, les limites de base en matière d’exposition aux
fréquences supérieures à 10 MHz sont exprimées au moyen du débit d’absorption
spécifique (DAS), qui représente la puissance absorbée par unité de masse. L’unité SI
du DAS est le watt par kilogramme (W/kg). Le DAS peut être exprimé sous forme
d’une moyenne, appliquée à la masse totale du corps exposé ou de parties de ce corps,
et sous forme d’une moyenne dans le temps, pour un temps d’exposition déterminé
ou pour une impulsion unique ou une période de modulation du rayonnement. A des
fins pratiques (pour faciliter la mesure), les directives de l’IRPA indiquent aussi les
limites d’exposition dérivées. Elles sont exprimées en densité de puissance (densité du
flux d’énergie)en l’absence de toute personne exposée. L’unité SI de la densité de
puissance est le watt par mètre carré (W/m2).
En ce qui concerne les fréquences inférieures à 10 MHz, le concept du DAS a une
portée limitée, car les effets biologiques dus à l’exposition humaine sont plutôt liés à la
densité de courant produite dans le corps. C’est pourquoi, pour cette gamme de
fréquences, les limites d’exposition sont exprimées en termes ″d’intensité effective du
champ électrique″ Eeff et ″d’intensité effective du champ magnétique″ Heff. Les unités SI
de Eeff et Heff sont respectivement V/m et A/m.
-4-
a) Limites d’exposition professionnelle
L’exposition professionnelle aux rayonnements RF de fréquence inférieure ou égale à
10 MHz ne doit pas dépasser les intensités efficaces (valeur quadratique moyenne) des
champs électriques et magnétiques en l’absence de perturbations indiquées dans le
tableau 1 qui donne la moyenne des carrés des intensités des champs électriques et
magnétiques sur une période quelconque de 6 min pendant la journée de travail, à
condition que le courant entre le corps et la terre ne dépasse pas 200mA et que tout
risque de brûlures RF soir écarté. Les intensités des champs électriques et magnétiques
pulsés, pris à leur valeur moyenne sur la largeur de l’impulsion, ne doivent pas être
plus de 32 fois supérieures aux valeurs données dans le tableau 1.
L’exposition professionnelle à des fréquences supérieures à 10 MHz ne doit pas
dépasser un DAS moyen de 0,4 W/kg sut toute une période de 6 min et pour tout le
corps, à condition qu’elle ne dépasse pas 2 W par 0,1 kg aux extrémités (mains,
poignets, pieds et chevilles) et 1 W par 0,1 kg pour toutes les autres parties du corps.
Les limites d’exposition professionnelle données dans le tableau 1 pour les fréquences
comprises entre 10 MHz et 300 GHz sont les limites pratiques calculées d’après un
DAS de 0,4 W/kg. Pour les champs pulsés, il est souhaitable que la moyenne du Peq
sur la largeur de l’impulsion ne soit pas plus de mille fois supérieure aux limites
indiquées pour le P eq dans le tableau 1, à condition que la moyenne des limites
d’exposition sur une période quelconque de 6 min ne soit pas dépassée.
b) Limites d’exposition des personnes du public
L’exposition des personnes du public aux rayonnements RF de fréquence inférieure à
10 MHz ne doit pas dépasser les intensités efficaces des champs électriques et
magnétiques en l’absence de perturbations indiquées au tableau 2. Pour les
expositions à des fréquences supérieures à 10 MHz, la valeur moyenne sur l’ensemble
du corps pour une période quelconque de 6 min ne doit pas dépasser un DAS de 0,08
W/kg. Les limites indiquées au tableau 2 pour les fréquences comprises entre 10 MHz
et 300 GHz ont été établies à partir d’un DAS de 0,08 W/kg. Ces limites ne
s’appliquent pas aux expositions médicales.
c)
Chocs et brûlures RF
Des chocs et des brûlures RF peuvent provenir d’un contact avec des objets
métalliques non reliés à la terre, qui ont été chargés par le champ, ou du contact d’un
corps chargé en électricité avec un objet métallique mis à la terre. Si le courant au point
de contact dépasse 50mA, il y a risque de brûlure.
-5-
Tableau 1
Limites d’exposition professionnelle aux champs électromagnétiques
radiofréquence
Fréquence
ƒ (MHz)
0.1-1
> 1-10
> 10-400
> 400-2000
> 2000-300 000
Intensité efficace du champ en
l’absence de perturbations
Electrique
Magnétique
E(V/m)
H(A/m)
614
614/ƒ
61
3ƒ1/2
137
1.6/ƒ
1.6/ƒ
0.16
0.008ƒ1/2
0.36
Densité de puissance équivalente en
ondes planes
Peq (W/m2)
Peq (mW/m2)
10
ƒ/40
50
1
ƒ/400
5
Tableau 2
Limites d’exposition des personnes du public aux champs électromagnétiques
radiofréquence
Fréquence
ƒ (MHz)
0.1-1
> 1-10
> 10-400
> 400-2000
> 2000-300 000
5
Intensité efficace du champ en
l’absence de perturbations
Electrique
Magnétique
E(V/m)
H(A/m)
87
87/ƒ1/2
27.5
1.375ƒ1/2
61
0.23ƒ1/2
0.23ƒ1/2
0.073
0.0037ƒ1/2
0.16
Densité de puissance équivalente en
ondes planes
Peq (W/m2)
Peq (mW/m2)
2
ƒ/200
10
0.2
ƒ/2000
1
UTILISATION D’EQUIPEMENTS A RADIOFREQUENCES ET A MICRO-ONDES
AU CERN
Etant donné les risques potentiels, présentés ci-dessus, d’une exposition aux
radiofréquences et aux micro-ondes, il est nécessaire de respecter un certain nombre
de recommandations lors de l’utilisation d’équipements de ce type au CERN. La
plupart de celles-ci ont été empruntées au Code de sécurité du Canada concernant
l’utilisation de tels dispositifs (Réf. 4).
a) Des panneaux de signalisation (voir Fig 1) indiquant la présence d’un rayonnement
RF et/ou micro-ondes doivent être mis en place.
b) Les abords des sources non gardées de rayonnements RF ou micro-ondes de forte
puissance (par exemple les émetteurs radio) doivent être clôturés de manière à
éviter que les personnes non autorisées n’y aient accès.
-6-
c) Les dispositifs RF et micro-ondes doivent être placés aussi loin que possible des
zones où le personnel est normalement présent.
d) Aucun objet métallique ne doit être laissé inutilement à proximité d’un dispositif
RF ou micro-ondes en fonctionnement. La présence de tels objets risque de
produire des champs de forte intensité dans certains endroits.
e) Les protections par blindage ou écran doivent être réalisés en matériaux absorbants
et non pas réfléchissants.
f) Un élément générateur de puissance micro-ondes ne doit jamais être essayé sans
que sa sortie soit raccordée à une charge appropriée. On ne doit jamais laisser la
puissance produite rayonner librement dans des zones occupées par du personnel.
Les procédures de sécurité élaborées à l’intention des opérateurs d’équipements RF ou
micro-ondes doivent comporter les instructions suivantes :
1 ) Les pièces de rechange doivent être équivalentes aux pièces d’origine. En
particulier, les guides d’ondes, joints, brides, etc., doivent posséder les mêmes
caractéristiques de fonctionnement que les éléments d’origine.
2) On ne doit pas procéder à l’essai d’un dispositif, avant ou après l’achèvement de
travaux de réparation, sans avoir préalablement réinstallé les blindages de
protection, les guides d’ondes et les autres éléments dans les emplacements
corrects.
3) Le réglage des tensions, le remplacement d’éléments générateurs d’énergie RF ou
micro-ondes, le démontage d’éléments ou le remontage de guides d’ondes ne
doivent pas être confiés à des personnes n’ayant pas reçu une formation spéciale
pour ces travaux.
4) L’alimentation doit toujours être coupée avant que l’on accède à une ouverture
d’un équipement RF ou micro-ondes.
5) Aucun verrouillage de sécurité ne doit être neutralisé.
6) Le personnel d’entretien et les opérateurs des appareils à radiofréquence ou à
micro-ondes doivent être sensibilisés aux risques potentiels présentés par les
rayonnements RF et micro-ondes.
Il faut demander à la Commission TIS (Groupe Radioprotection) d’inspecter toute
installation nouvelle ou existante et de procéder aux contrôles de rayonnement
nécessaires avec un équipement spécialisé. Des panneaux de signalisation sont
disponibles auprès de TIS/RP. Pour chaque installation importante, il est recommandé
d’indiquer à ce groupe le nom d’une personne désignée, connaissant les risques en
cause et les précautions à prendre.
-7Le Groupe TIS/RP tiendra à jour un inventaire de tous les équipements RF et microondes existants au CERN, à l’exclusion des appareils dont la puissance d’alimentation
est inférieure à 7 W, tels que les postes émetteurs-récepteurs portatifs ou mobiles, à
condition qu’ils émettent à 1 GHz ou moins, puisque le taux d’absorption d’énergie
résultant sera inférieur à celui qui est autorisé pour le corps tout entier, malgré que ces
appareils puissent émettre des champs localisés dépassant les limites d’exposition.
Il est de pratique courante, par analogie avec la distance adoptée pour les
rayonnements ionisants, d’effectuer les mesures de contrôle des rayonnements pour
évaluer le risque d’exposition à une distance d’au moins 5 cm de tout objet.
Les équipements RF et micro-ondes peuvent présenter des risques supplémentaires
(émission de rayons X et risques électriques) qui devront être évalués séparément. En
ce qui concerne les rayons X, il est recommandé d’observer les procédures et les
limites d’exposition suivantes :
i)
On inspectera l’élément générateur de puissance RF ou micro-ondes pour
déterminer si les blindages spécifiés contre les rayons X sont bien placés aux
emplacements qui leur sont dévolus.
ii) Avec les blindages placés correctement, il faut effectuer une mesure des rayons X
pour s’assurer que leur intensité moyenne, sur une surface de 10 cm2 et à une
distance de 5 cm par rapport à la surface externe, ne dépasse par 5 µSv/h.
iii) Les instruments utilisés pour mesurer l’intensité des rayons X ne doivent pas être
sensibles au rayonnement RF ou micro-ondes.
6
CONTROLE MEDICAL
Compte tenu des effets biologiques possibles décrits au chapitre 2, il est souhaitable
que le Service Médical procède à un examen périodique des personnes régulièrement
exposées aux rayonnements RF ou micro-ondes. Cet examen portera en particulier sur
le cristallin de l’œil et les paramètres hématologiques et biochimiques. En outre, il faut
informer immédiatement le Service Médical et le Groupe radioprotection de toute
exposition accidentelle dont on soupçonne qu’elle dépasse 100 mW/cm2. Il est
conseillé aux porteurs de stimulateurs cardiaques de consulter le Service Médical
avant un travail en présence de rayonnements de type RF ou micro-ondes, étant donné
que l’exposition à de tels champs de rayonnement risque d’être incompatible avec
l’utilisation de leur type de stimulateur.
-8-
Références
1
Rheinisch-Westfälische TÜV. Gutchaten über die Störfestigheit implantierter
Herzschrittmacher, im Auftrag der Deutschen Bundespost. Essen (1987).
2
Les cahiers de l’Environnement, N° 121. Effets biologiques du rayonnement
électromagnétique non ionisant sur l’homme et son environnement. Office Fédéral
de l’Environnement, des Forêts et du Paysage, Berne (1990).
3
IRPA, International Non-Ionizing Radiation Committee of the International
radiation Protection Association. Guidelines on Limits of Exposure to
Radiofrequency Electromagnetic Fields in the Frequency Range from 100 kHz to
300 GHz. Health Physics 54, 115 (1988).
4
Safety Code 6, recommended Safety Procedures for the Installation and Use of RF
and Microwave devices in the Frequency Range 10 MHz-300GHz, 79-EHD-30,
Canada (1979).
Ann.
-9-
Figure 1
Panneau de signalisation indiquant la présence
de rayonnements RF et/ou micro-ondes
(pictogramme noir sur fond jaune)