vignette|Conteneur en plomb pour le transport des seringues de technétium 99m en service de médecine nucléaire au
La radioprotection est, en mécanique quantique ou physique atomique et nucléaire, l'ensemble des mesures prises pour assurer la protection de l'être humain et de son environnement contre les effets néfastes des rayonnements ionisants.
Principes Le principe général de précaution "ALARA", As Low As Reasonably Achievable, signifiant en français « aussi bas que raisonnablement possible », est applicable au risque d'exposition aux rayonnements ionisantsLe glossaire de la Radioprotection - ALARA http://www.netpcr.fr/glossaire-radioprotection/alara/. De ce principe en découlent trois autres grands principes qui sont « ICRP Publication 103: Recommendations of the ICRP » Annals of the ICRP Volume 37/2-3, 2007 : la justification : les sources de rayonnements ionisants ne doivent pas être utilisées s'il existe d'autres alternatives moins risquées (par exemple, pas de radiographie si des résultats similaires sont obtenus avec une échographie). De plus, les sources radioactives sont maintenant strictement interdites dans les produits de la vie courante (mais certains anciens détecteurs de fumée, certains anciens paratonnerres, peuvent en contenir).Dans le cas des analyses médicales, c'est au médecin de faire le compromis afin que le bénéfice que le patient retire de l'examen soit supérieur au risque radiologique ; l'optimisation des expositions à ces rayonnements au niveau le plus faible possible ; la limitation. Il existe des limites annuelles d'exposition à ne pas dépasser : elles sont les plus basses possible, afin d'éviter l'apparition d'effets stochastiques. Chaque pays définit des limites réglementaires en fonction des recommandations de la Commission internationale de protection radiologique (CIPR). Ces limites sont valables pour le grand public et les travailleurs, mais pas pour les patients.
Effets biologiques , l'environnement , radioprotection
Compte tenu de leur énergie, les rayonnements ionisants ont un effet néfaste sur les cellules vivantes et particulièrement sur l'ADN. Les rayonnements peuvent ainsi induire des modifications ou ruptures de la chaîne d'ADN, réparables ou non.
Les effets ainsi produits peuvent être : stochastiques (aléatoire) pour des faibles doses d'irradiation et dans le cas où la cellule a réussi à se réparer mais de manière incomplète, entraînant ainsi des modifications de sa fonction ; déterministes pour des doses plus fortes, entraînant la mort de nombreuses cellules et causant des symptômes allant de la dépilation à la mort.
Dose et expositions
Les sources d'expositions aux rayonnements ionisants peuvent être de deux natures : lexposition externe engendrée par une source de rayonnements ionisants située hors du corps ; l'''exposition interne engendrée par l'incorporation de radionucléides dans l'organisme.
Il y a des différences majeures entre ces deux types d'exposition : il est possible de se soustraire aux effets néfastes des expositions externes en s'éloignant de la source tandis que cela n'est pas possible en cas d'exposition interne ; l'exposition interne suppose une incorporation de radionucléides, et la personne devient alors une source d'exposition externe pour ses voisins (voire de contamination) ; les rayonnements α sont trop peu pénétrants pour être dangereux en exposition externe, alors qu'ils sont particulièrement radiotoxiques en exposition interne (20 fois plus radiotoxiques que les rayonnements β ou γ pour la même énergie délivrée).
La dose efficace est calculée en prenant en compte ces deux composantes de l'exposition.
Origine de l'exposition Dose efficace annuelle moyenne en France Radon 1,2 à 1,8 mSv Rayonnement cosmique 0,3 mSv Rayonnement tellurique 0,5 mSv Total exposition naturelle S. Billon « French population exposure to radon, terrestrial gamma and cosmics ray » Radiation Protection Dosimetry 2005, Vol 113 n°3. 2 à 2,5 mSv Total exposition médicale en 2002, Scanff IRSN et INVS, 2006 0,66 à 0,83 mSv
Les doses mentionnées dans le tableau pour l'exposition des populations françaises sont moyennes. Concernant l'exposition d'origine naturelle, les variations selon les régions de France et selon les modes de vie sont importantes. De même, le nombre d'actes médicaux « dosant » effectués dans l'année peut très largement varier d'un individu à un autre (de nombreuses personnes n'ont pas eu d'exposition médicale en 2002).
Dose externe
La dose externe est engendrée par différents types d’exposition : exposition naturelle : elle est principalement causée par les rayonnements cosmique et tellurique ; exposition artificielle : elle est principalement médicale (radiographie, scanner, radiothérapie) ; exposition professionnelle : sources scellées, générateurs de rayon x et réacteurs ; exposition accidentelle.
La dose d'irradiation a essentiellement une décroissance exponentielle dans l'organisme en fonction de la profondeur après un passage par un maximum appelé Crête de Tavernier du nom du physicien belge Guy Tavernier qui découvrit le phénomène en 1948. Cette allure de courbe est semblable pour les faisceaux de photons et de neutrons et les rayons X et Gamma.
Dans le cas d’un accident, la dose peut être évaluée avec des codes de calcul qui prennent en compte l'activité de la source, la distance, les écrans et les réflecteurs. L’utilisation de la dosimétrie biologique est également efficace pour reconstituer la dose dans ce cas. Elle est effectuée par un prélèvement sanguin (lymphocyte) et le recensement d’anomalies chromosomiques.
Les travailleurs pouvant être soumis à des rayonnements ionisants lors de leur activité (industries nucléaires, médecins, radiologues…) portent un dosimètre (dosimètre électronique et/ou dosimètre à lecture différée) qui mesure la quantité de rayonnements auxquels ils ont été soumis. Ces dispositifs permettent de s’assurer que la personne n’a pas reçu une dose supérieure à la norme tolérée ou d’en mesurer l’importance.
En 2002, ce suivi dosimétrique réglementaire concernait exposés aux rayonnements ionisants, dont dans le secteur médical (le premier concerné, devant le secteur nucléaire), IRSN 2004.
Dose interne La dose interne est engendrée par l'incorporation de radionucléides dans l'organisme.
Comme la dose externe elle peut être la conséquence de différentes expositions : exposition naturelle : principalement par inhalation de radon, ingestion de potassium 40 et carbone 14 ; exposition artificielle : exposition médicale lors d'injection de composés radiopharmaceutiques (scintigraphie ...) ; exposition professionnelle : source non scellées ; exposition accidentelle.
Si l'exposition n'est pas chronique, la concentration en radionucléides présents dans l'organisme va diminuer avec le temps. La dose n'est donc pas immédiate mais répartie sur plusieurs mois ou années. On parle alors de « dose engagée » : la dose intégrée sur la vie de l'individu (soit sur 50 ans pour un adulte et sur 70 ans pour un enfant).
Les radionucléides vont décroître selon deux phénomènes : la décroissance radioactive : phénomène physique correspondant à la désintégration des noyaux radioactifs et caractérisé par la période radioactive, T (temps nécessaire à la désintégration de la moitié des noyaux) ; la décroissance biologique, phénomène biologique correspondant à l'élimination des atomes ou molécules par l'organisme et caractérisé par la période biologique, T (temps nécessaire à l'élimination de la moitié de la radioactivité).
Pour prendre en compte la décroissance globale des radionucléides dans l'organisme, on utilise la notion de période effective :
L'élimination des radionucléides de l'organisme ne s'effectue pas de façon linéaire. Elle suit une fonction d'excrétion (ou de rétention si on considère l'évolution de l'activité encore présente dans l'organisme).
Ces fonctions mathématiques dépendent principalement des radionucléides (pour la décroissance radioactive) et de leur forme physico-chimique (pour la décroissance biologique). Le mode d'exposition (chronique ou aiguë) et la voie d'entrée (inhalation ou ingestion) peuvent venir également perturber cette élimination.
Règles de protection opérationnelle Pour l'utilisateur, il existe quatre règles fondamentales de protection contre les sources de rayonnements externes : la Distance, l'Activité, le Temps et les É'crans (moyen mnémotechnique : « D.A.T.E. »).
Distance S’éloigner de la source de rayonnements.
En effet, dans le cas de rayonnement qui s'atténuent peu dans l'air, la dose reçue par une source ponctuelle diminue selon l'inverse du carré de la distance (cette relation est valable dans tous les milieux isotropes ainsi que dans le vide) :
Activité Réduire l'activité de la source, par exemple : diminuer les quantités de matière radioactive engagées, dans le cadre d'une décontamination par exemple ; diluer les gaz radioactifs. Dans les mines d’uranium souterraines, la ventilation permet de maintenir une faible concentration de radon dans l’air que respirent les mineurs ; attendre la décroissance radioactive des éléments. Par exemple, les installations nucléaires ne sont pas démantelées aussitôt leur arrêt, de façon à permettre une diminution de l’activité des zones concernées.
Temps Minimiser la durée de l’exposition aux rayonnements.
Écran
Dans le cas d'une exposition externe, il est possible d'utiliser des écrans de protection entre la source et les personnes. Ces écrans sont choisis en fonction des caractéristiques des rayonnements ionisants émis (par exemple : des murs de béton, des parois en plomb et des verres spéciaux chargés en plomb pour les rayonnements électromagnétiques : gamma et X) Fiche de radioprotection du CNRS.
Le rayonnement alpha peut être arrêté par une simple feuille de papier.
Le rayonnement bêta doit être arrêté par des écrans dont les atomes qui le constituent ont un faible numéro atomique afin de ne pas favoriser l'émission de rayonnement de freinage. Quelques millimètres d'aluminium permettent d'arrêter ce rayonnement, le laiton et le plexiglas permettent également d'arrêter ce rayonnement, quelques mètres d'air permettent également de l'arrêter.
Pour le rayonnement électromagnétique, il est atténué et non arrêté par les écrans. On utilise les notions d'« épaisseur demi » (ou couche de demi atténuation : CDA) et d'« épaisseur dixième ». Elles correspondent aux épaisseurs permettant de réduire la dose efficace, respectivement d'un facteur deux et d'un facteur dix. Ces valeurs sont étroitement liées au coefficient d'atténuation linéique (ou coefficient massique d'atténuation), µ (en cm), lui-même dépendant du numéro atomique de l'élément utilisé comme écran.
On estime qu'à partir de 10 CDA (qui laissera donc passer un photon sur 1024), si la source n'est pas trop forte, le nombre de rayonnement restant est négligeable. Il faut donc plusieurs CDA afin d'arrêter un maximum de rayons incidents.
Le tablier de plomb existe selon plusieurs épaisseurs de plomb. En toute logique, un tablier de de plomb arrêtera plus de rayons incidents qu'un tablier de de plomb. Mais cela dépend évidemment de l'énergie des rayons incidents car un tablier de de plomb suffira amplement à arrêter des rayons de basse énergie (tel que 40 keV) et cela est moins lourd sur les épaules. Toutefois, le tablier devient inefficace aux hautes énergies (> 100 keV) car il ne permet plus d'arrêter les rayonnements de manière significative. Il ne convient pas non plus pour le rayonnement de particules chargées (béta …) à cause du rayonnement de freinage qui peut être induit.