Mesures et calcul des doses délivrées par des particules radioactives

Service de Protection contre les Rayonnements ; CEA/Grenoble, 17 rue des Martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France

Reçu : 26 Juin 1995
Accepté : 3 Octobre 1996 Révisé : 12 Mars 1996

Résumé

Les accidents de Three Mile Island (TMI) aux USA et Tchernobyl en Ukraine ont mis en évidence les risques importants d'irradiation de la peau par de petites particules radioactives, appelées particules chaudes (hot particles, en anglais) constituées de fragments de combustibles ou de matériaux irradiés qui ont été activés dans le réacteur en passant près du cœur. Ces risques d'irradiation sont dus essentiellement aux rayonnements β émis par ces particules. Différents organismes ou groupes de travail ont examiné ces risques (AIEA, ICRP, NCRP) et ont déterminé des doses seuils qui devraient éviter l'ulcération de la peau. Dans le cadre d'un contrat de recherche de la Commission des communautés européennes, plusieurs laboratoires travaillent en collaboration pour valider des méthodes expérimentales et des codes de calcul permettant de déterminer les doses délivrées à la peau par ces particules chaudes. Ce document présente la comparaison des résultats obtenus au moyen d'une chambre à extrapolation et de deux codes de calcul (Code Varskin Mod 2 et Code Monte-Carlo HOT 25 S2) pour l'évaluation de la dose délivrée à proximité d'une source de ⁶⁰Co de 200 µm de diamètre. Les deux codes de calcul donnent des résultats comparables, mais environ deux fois plus faibles que ceux de la chambre à extrapolation. La mesure du débit de dose [β + γ] sous 7 mg cm^{- 2}, délivré par une source de ⁶⁰Co de 200 µm de diamètre, au contact de la peau, donne 6,1 10^-2 nGy s^-1 Bq^-1 pour une surface irradiée égale à 1 cm².

Abstract

Three Mile Island (TMI) and Chernobyl reactor accidents have revealed the importance of the skin exposure to beta radiation produced by small high activity sources, named “hot particles”. In nuclear power reactors, they may arise as small fragments of irradiated fuel or material which have been neutron activated by passing through the reactor co. In recent years, skin exposure to hot particles has been subject to different limitation criteria, formulated by AIEA, ICRP, NCRP working groups. The present work is the contribution of CEA Grenoble to a contract of the Commission of the European communities in cooperation with several laboratoires : University of Birmingham, University of Toulouse and University of Montpellier with the main goal to check experiments and calculations of tissue dose from ⁶⁰Co radioactive particles. This report is split up into two parts : 1) Hot particle dosimetry close to a ⁶⁰Co spherical sample with an approximately 200 µm diameter, using a PTW extrapolation chamber model 23391. 2) Dose calculations from two codes : the Varskin Mod 2 computer code and the Hot 25 S2 Monte-Carlo algorithm. The two codes lead to similar results ; nevertheless there is a large discrepancy (of about 2) between calculations and PTW measurements which are higher by a factor of 1.9. At a 70 µm skin depth and for 1 cm² irradiated area, the total (β + γ) tissue dose rate delivered by a spherical (ø = 200 µm) ⁶⁰Co source, in contact with skin, is of the order of 6.1 10^-2 nGy s^-1 Bq^-1.