note de sécurité safety note - TS
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CERN Edited by: NOTE DE SÉCURITÉ TIS SAFETY NOTE NS 9 Rev. TIS/RP Date of revision: Nov. 1993 Original: anglais ☛ Turn document over for English version 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)