Référence nationale pour la dosimétrie des rayonnements

PROJET
Référence nationale pour la dosimétrie des rayonnements
photoniques de haute énergie (6 à 7 MeV) pour l’étalonnage des
dosimètres et débitmètres
LABORATOIRE
ANNEE DE LANCEMENT DU
PROJET
DOMAINE
LNE/LNHB-CEA
2010
Energie, Santé
•
INTERESSANT POUR
•
Les laboratoires
nationaux de
métrologie dans le
monde,
Les industriels dans le
domaine de la
radioprotection.
OBJECTIFS
Produire un rayonnement de référence de photons dans la gamme d’énergie entre 1,33 MeV et 10 MeV,
conformément à la norme 4037. Pour cela, il faudra :
•
•
•
Définir et caractériser une série de champs de rayonnements produits par un accélérateur linéaire médical
pour couvrir la gamme des hautes énergies requise dans la norme 4037.
Caractériser le champ de rayonnement en termes de kerma dans l’air (chambre d’ionisation primaire en
graphite),
Etalonner un dosimètre de transfert pour cette référence.
RÉSUMÉ ET PREMIERS RÉSULTATS
L’objet de cette étude est de proposer une solution pour répondre à la demande émise par les fabricants de
dosimètres et les exploitants du nucléaire de disposer de champs de rayonnements photoniques de haute énergie (6 à
9 MeV) afin de caractériser et d’étalonner les dosimètres en vue de leur mise sur le marché (tests de type). Les
installations de production de champs de rayonnements photoniques de haute énergie sont des installations
« lourdes » et très rares (accélérateur de protons, réacteurs nucléaires type piles piscines, …). Elles sont très
coûteuses à l’utilisation et à l’entretien. L’utilisation d’un accélérateur médical, dont la gamme d’énergie est adaptée,
permet de mutualiser les installations entre radioprotection et radiothérapie et en conséquence de diminuer les coûts
d’exploitation.
Dans un premier temps, le laboratoire s’est focalisé sur les simulations Monte-Carlo avec les codes MCNP5 et
PENELOPE. L’objet est de calculer des coefficients de conversion kerma dans l’air à équivalents de dose dans des
faisceaux de photons mono-énergétiques en utilisant des géométries spécifiques. Ces coefficients ont été ensuite
validés en utilisant les spectres simulés de radiothérapie.
Dans un deuxième temps, une cible de conversion électrons – photons a été conçue (par des simulations MonteCarlo) permettant l’obtention d’un faisceau de photons de haute énergie (énergie moyenne pondérée par la fluence
égale à 6,17 MeV) à partir d’un faisceau d’électrons de 18 MeV, délivré ? par l’accélérateur médical Delphes du LNELNHB.
Troisièmement, deux chambres d’ionisation à cavité en graphite ont été fabriquées, assemblées et caractérisées,
pour réaliser les mesures ionométriques. Pour l’une de ces chambres, le volume de collection des charges (étalon
primaire) a été mesuré. L’autre chambre d’ionisation est un étalon de transfert, elle a été étalonnée dans un faisceau
de Co-60 et au faisceau de photons de haute énergie pour la radioprotection sur l’accélérateur Delphes. Les mesures
effectuées avec les chambres d’ionisation ont permis d’évaluer la valeur du débit de kerma dans l’air dans le faisceau
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de photons de haute énergie pour la radioprotection : celle-ci couvre une gamme entre 80 mGy/h et 210 mGy/h, ce qui
est compatible avec les besoins de la radioprotection.
La caractérisation spectrométrique du faisceau de photons de haute énergie a ensuite été tentée à l’aide d’un
détecteur scintillateur de type BGO, mais le débit instantané trop élevé délivré par l’installation Delphes n’a pas permis
ces mesures. Des solutions restent à être identifiées afin de palier ce problème. Une action concluante en ce sens
permettra également une caractérisation micro-dosimétrique (spectre TLE) du faisceau à l’aide d’un compteur
proportionnel équivalent tissu.
IMPACTS SCIENTIFIQUES ET INDUSTRIELS
Le rayonnement de référence, aux énergies de 6 à 7 MeV n’était pas disponible en France. Cette nouvelle
référence, objet du présent projet, permet d’étendre aux hautes énergies (6 à 7 MeV) les possibilités existantes
d’étalonnage (de 8 keV à 1,3 MeV) des dosimètres de radioprotection du LNE-LNHB.
La dissémination des références au niveau international dans le plus grand nombre possible de pays est un
facteur essentiel permettant la comparaison des résultats. Ce n’est pas le cas aujourd’hui avec les procédés de
production qui nécessitent des moyens « lourds » et coûteux. La mise au point par le LNE-LNHB de nouveaux champs
de rayonnements produits sur un LINAC et leur intégration dans les spécifications des normes ISO, participe à la
reconnaissance internationale des travaux du laboratoire national de métrologie dans un contexte concurrentiel. Les
résultats de cette étude ont fait l’objet de présentations lors de réunions de l’ISO TC85 WG2 en charge de la
normalisation des champs de rayonnements pour la radioprotection. Le PTB a pris contact avec le LNE-LNHB dans le
but de comparer les références des deux laboratoires nationaux.
La France dispose de champs de rayonnements, couvrant le domaine des photons de haute énergie, caractérisés
en termes dosimétriques, pour l’étude (avec les industriels) de nouveaux dosimètres pour la radioprotection des
travailleurs dans les domaines industriel et médical et leurs étalonnages (pour les industriels et les exploitants).
L’impact scientifique dépasse le cadre classique de la dosimétrie en radioprotection, car il concerne aussi
l’ensemble des études pour la radiothérapie et les « roadmaps » en gestation pour l’établissement de nouvelles
grandeurs dosimétriques à moyen terme (10-15 ans).
PUBLICATIONS / COMMUNICATIONS
D. Dusciac, J.-M. Bordy, J. Daures, „Calcul des coefficients de conversion du kerma dans l’air à l’équivalent de
dose ambiant H*(10) et individuel Hp(10) pour les photons de 10 keV à 22,4 MeV”, Congrès de la Société Française de
Radioprotection (SFRP), Tours, Juin 2011
D. Dusciac, M. Boudiba, J.-M. Bordy, J. Daures, „Etude pour l’établissement d’une référence de faisceaux photoniques
de haute énergie pour la radioprotection”, Congrès de la Société Française de Radioprotection (SFRP), Bordeaux, Juin
2013
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