ANNEXE II
DÉFINITIONS ET MÉTHODES UTILISÉES POUR LE CALCUL DE LA DOSE EFFICACE ET DE LA DOSE ÉQUIVALENTE RÉSULTANT D'UNE EXPOSITION EXTERNE
II.1. Origine des coefficients figurant dans la présente annexe
Les limites de doses indiquées dans la réglementation sont exprimées en termes de deux grandeurs de protection : la dose efficace et la dose équivalente. La nécessité de disposer de grandeurs mesurables qui permettent de déterminer ces grandeurs de protection a conduit au développement de grandeurs opérationnelles. Les grandeurs opérationnelles à utiliser pour la surveillance de zone sont l'équivalent de dose ambiant et l'équivalent de dose directionnel. La grandeur opérationnelle à utiliser pour la surveillance individuelle est l'équivalent de dose individuel.
II.2. Définition des termes utilisés dans la présente annexe
Les définitions suivantes s'appliquent au sens du présent arrêté.
II.2.1. Grandeurs physiques (par ordre alphabétique)
Dose absorbée (D) : énergie absorbée par unité de masse.
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où :
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est l'énergie moyenne communiquée par le rayonnement ionisant à la matière dans un élément de volume ;
dm est la masse de la matière contenue dans cet élément de volume.
Le terme « dose absorbée » désigne la dose moyenne reçue par un tissu ou un organe.
L'unité de dose absorbée est le gray (Gy).
Equivalent de dose (H) : défini en un point dans un tissu, est le produit de la dose absorbée D et du facteur de qualité Q pour un rayonnement donné en ce point.
H = Q.D
L'unité d'équivalent de dose est le sievert (Sv).
Gray : unité de dose absorbée ; un gray (Gy) correspond à un joule par kilogramme (1 Gy = 1 J.kg-1).
Facteur de qualité (Q) : il est utilisé pour pondérer les doses absorbées en un point afin de tenir compte des caractéristiques d'un rayonnement et calculé à partir d'une fonction du transfert linéique d'énergie (L), au moyen de la formule suivante :
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DL = dD/dL est la distribution de D dans L pour les particules chargées contribuant à la dose absorbée au point d'intérêt.
Les valeurs du facteur de qualité Q(L) en fonction du transfert linéique d'énergie dans l'eau L sont définies dans le tableau ci-dessous :
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Sievert : unité d'équivalent de dose, de dose équivalente ou de dose efficace.
Sphère de l'ICRU : corps créé par l'ICRU (Commission internationale des unités et mesures radiologiques) pour figurer l'absorption par le corps humain de l'énergie issue des rayonnements ionisants ; il s'agit d'une sphère d'équivalent-tissu de 30 cm de diamètre, ayant une densité de 1 g.cm-3 et une composition massique de 76,2 % d'oxygène, 11,1 % de carbone, 10,1 % d'hydrogène et 2,6 % d'azote.
II.2.2. Grandeurs de protection (par ordre alphabétique)
Dose efficace (E) : somme des doses équivalentes pondérées délivrées dans les différents tissus et organes du corps, mentionnés au II.4 du présent arrêté, par suite d'une exposition interne et externe. Elle est définie par la formule :
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où :
DT, R est la moyenne pour l'organe ou le tissu T de la dose absorbée du rayonnement R ;
wR est le facteur de pondération radiologique pour le rayonnement R ;
wT est le facteur de pondération tissulaire pour le tissu ou l'organe T.
Les valeurs de wR et wT sont respectivement indiquées au II.3 et II.4. L'unité de dose efficace est le sievert (Sv).
Dose équivalente à un tissu ou un organe (HT) : dose absorbée par le tissu ou l'organe T, pondérée suivant le type et l'énergie du rayonnement R. Elle est donnée par la formule :
HT, R = wRDT, R
où :
DT, R est la moyenne pour l'organe ou le tissu T de la dose absorbée du rayonnement R ;
wR est le facteur de pondération radiologique pour le rayonnement R.
Lorsque le champ de rayonnement comprend des rayonnements de types et d'énergies correspondant à différentes valeurs de wR la dose équivalente HT est donnée par la formule :
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Les valeurs appropriées de wR sont indiquées au II.3. L'unité de dose équivalente est le sievert (Sv).
Remarques :
Facteur de pondération radiologique (wR) : facteur adimensionnel caractéristique d'un rayonnement utilisé pour pondérer la dose absorbée par un tissu ou un organe. Les valeurs de wR sont indiquées au II.3.
Facteur de pondération tissulaire (wT) : facteur adimensionnel caractéristique d'un organe ou d'un tissu (T) utilisé pour pondérer la dose équivalente à ce tissu ou à cet organe. Les valeurs de wT sont indiquées au II.4.
II.2.3. Grandeurs opérationnelles (par ordre alphabétique)
Champ expansé : champ dérivé du champ réel, où la fluence et ses distributions directionnelle et énergétique ont les mêmes valeurs dans tout le volume concerné que le champ réel au point de référence.
Champ expansé et unidirectionnel : champ de rayonnement dans lequel la fluence et ses distributions directionnelle et énergétique sont les mêmes que dans le champ expansé mais où la fluence est unidirectionnelle.
Equivalent de dose ambiant H*(d) : équivalent de dose en un point du champ de rayonnement qui serait produit par le champ expansé et unidirectionnel correspondant, dans la sphère de l'ICRU, à une profondeur d, sur le rayon opposé à la direction du champ unidirectionnel. L'unité d'équivalent de dose ambiant est le sievert (Sv).
Equivalent de dose directionnel H'(d,Ω) : équivalent de dose en un point du champ de rayonnement qui serait produit par le champ expansé correspondant dans la sphère de l'ICRU, à une profondeur d, sur un rayon d'une direction spécifiée Ω. L'unité d'équivalent de dose directionnel est le sievert (Sv).
Equivalent de dose individuel Hp(d) : équivalent de dose dans les tissus mous, en un point du corps situé à une profondeur d. L'unité d'équivalent de dose individuel est le sievert (Sv).
II.3. Valeurs du facteur de pondération radiologique wR
Les valeurs du facteur de pondération radiologique wR dépendent du type et de la qualité du champ externe de rayonnement ou du type et de la qualité du rayonnement émis par un radionucléide incorporé.
Lorsque le champ de rayonnement se compose de types et d'énergies possédant différentes valeurs de wR, la dose absorbée doit être divisée en composantes de rayonnement affectées de leur valeur de wR respective et additionnées pour obtenir la dose équivalente dans le tissu ou l'organe considéré. Elle peut aussi s'exprimer par une distribution continue en énergie où chaque élément de dose absorbée provenant de la gamme d'énergies comprise entre E et E + dE est multiplié par la valeur attribuée à wR conformément au tableau ci-dessous.
|
Type et gamme d'énergie |
Facteur de pondération radiologique wR |
|---|---|
|
Photons, toutes énergies |
1 |
|
Electrons et muons, toutes énergies |
1 |
|
Neutrons, toutes énergies |
Une courbe continue en fonction de l'énergie des neutrons |
|
Protons et pions chargés |
2 |
|
Particules alpha, fragments de fission, ions lourds |
20 |
Les fonctions continues suivantes permettent de calculer les facteurs de pondération pour les rayonnements des neutrons :
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où En est l'énergie des neutrons en MeV.
II.4. Valeurs du facteur de pondération tissulaire wT
Les valeurs du facteur de pondération tissulaire wT ont été déterminées à partir d'une population de référence comprenant un nombre égal de personnes des deux sexes et représentant un large éventail d'âges. Dans la détermination de la dose efficace, elles s'appliquent aux travailleurs et à la population dans son ensemble, indépendamment du sexe.
Les valeurs du facteur de pondération tissulaire wT sont les suivantes :
|
Tissu ou organe |
Facteur de pondération tissulaire wT |
|---|---|
|
Moelle osseuse (rouge), côlon, poumons, estomac, sein, tissus restants |
0,12 |
|
Gonades |
0,08 |
|
Vessie, œsophage, foie, thyroïde |
0,04 |
|
Surface osseuse, cerveau, glandes salivaires, peau |
0,01 |
Pour les calculs, les « tissus restants » sont les suivants : glandes surrénales, région extrathoracique, vésicule biliaire, cœur, reins, ganglions lymphatiques, muscle, muqueuse buccale, pancréas, prostate (homme), intestin grêle, rate, thymus, utérus/col de l'utérus (femme). Le wT pour les tissus restants (0,12) s'applique à la moyenne arithmétique des doses de ces treize organes et tissus pour chaque sexe. Une seule valeur de dose efficace est utilisée pour les deux sexes. Les facteurs de pondération tissulaires sont des valeurs moyennes pour les deux sexes et tous âges confondus pour tous les organes et tissus, y compris le sein de la femme et de l'homme, le testicule et l'ovaire (gonades). La dose efficace est calculée à partir des doses équivalentes évaluées pour un organe ou un tissu T de l'homme de référence de la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR)
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et de la femme de référence de la CIPR
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, selon l'équation suivante :
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II.5. Grandeurs à utiliser pour le rayonnement externe
Les grandeurs à utiliser pour le rayonnement externe sont :
1° Pour la surveillance individuelle, l'équivalent de dose individuel Hp(d), où d est la profondeur en mm dans le corps ;
2° Pour la surveillance de zone, l'équivalent de dose ambiant H*(d) et l'équivalent de dose directionnel H'(d,Ω), où d est la profondeur sous la surface de la sphère de l'ICRU définie au II.2 et Ω l'angle d'incidence.
Pour l'évaluation de la dose efficace, la profondeur est de 10 mm.
Pour les évaluations des doses équivalentes aux extrémités et à la peau, elle est de 0,07 mm et pour le cristallin, elle est de 3 mm.