Calcul de radioprotection anode tournante au Molybdène

Bonjour,

Je viens pour la première fois sur ce forum afin de demander votre avis sur les calculs de radioprotection d'une installation
Anode tournante (Molybdène : 20Kev , pinhole de 200µm et flux de 3.05 e07 photons X/sec).
Nous souhaitons évaluer l'épaisseur de plomb en cm afin que le débit de dose à 50 cm de l'échantillon soit inférieur ou égal à 1µSv/h (Domaine public)
Le calcul qu'avait effectué notre précédent PCR, est décrit ci-dessous

En vous remerciant beaucoup,

Cordialement,

Distances : Source – pinhole : 32cm
Source – échantillon 36cm
Source – paroi 86cm


Objectif : Déterminer l’épaisseur en plomb de la paroi (5) afin que le débit de dose en ce point soit inférieur ou égal à 1µSv/h
Hypothèse de travail : le faisceau X est fin et parallèle

a) Calcul de la fluence particulaire au niveau de l’échantillon

Surface du faisceau au niveau de l’échantillon :

S = pi x d2 / 4 = pi x (0.2)2 / 4 = 3,141.10-2 mm2 soit 3,141.10-4 cm2


La fluence N (photons/sec/cm2) au niveau de l’échantillon, est donnée par : Flux de la source /S

Soit N = 3,05 . 107 / 3,141.10-4 = 9,708.1010 photons/sec/cm2

b) Calcul du débit de dose au niveau de l’échantillon

Le débit de dose au niveau de l’échantillon est donné par :

D = N (photons/sec/cm2) x E(eV) x 1.6.10-19 (J/eV) x µen / rho (cm2/g) x 103 (g/kg)

Avec µen / rho = coefficient massique d’atténuation en énergie pour l’air à 20KeV = 0.539cm2/g

D = 9,708.1010 x 20. 103 x 1.6.10-19 x 0.539 x 103
D = 1.674. 10-1 J/Kg/sec
Sachant que 1 Gray = 1 J/Kg on a D = 1.674. 10-1 Gy/sec


Note : il existe également une autre formule pour le calcul du débit de dose donné par :
D (mGy/h) = 5,76.10-4 x débit de fluence (particules.cm-2.s-1) x E (MeV) x µen/rho (cm2.g-1 )


c) Calcul du débit de dose à une distance de 50cm de l’échantillon

Sachant que D1 x d12 = D2 x d22

Avec D1 = Débit de dose au niveau de la paroi
d1 = Distance Source paroi
D2 = Débit de dose au niveau de l’échantillon
d2 = Distance Source échantillon

D1 = ( D2 x d22 ) / d12
D1 = (1.674. 10-1 x (36)2 ) / (86)2
D1 = 2.933. 10-2 Gy/sec
Soit D1 = 105.6 Gy/h

d) Calcul de l’épaisseur de plomb de la paroi afin d’obtenir un débit de dose inférieur à 1µSv/h
(zone publique)

En posant D = D0 . e-µx

Avec D = débit de dose à calculer
D0 = débit de dose au niveau de la paroi
µ = coefficient d’atténuation linéique (cm-1)
µplomb à 20KeV = 953,8074cm-1 [pour info µAluminium = 8.8533cm-1]
X = épaisseur de matériau en cm (pour nous, du plomb)

Soit ln( D/D0) = -µX
X = ln( D/D0) / -µ

Pour les photons X, on prend 1µGy = 1µSv (Wa=1 pour les X)

D’où X = -[ln (1.10-6 / 105,6) / 953.8074]
X = 1.93. 10-2 cm Soit X = 0.193mm de plomb

Bonjour
Les calculs utilisent des formules classiques de dosimétrie, pas de problème.
Ok pour l'ordre de grandeur du coefficient d'atténuation.
Par contre 1 µSv/h c'est l'ancienne définition de la zone publique.
Aujourd'hui avec les nouveaux textes, les zones attenantes aux zones réglementées doivent respecter 80 µSv sur un mois.
Si on prend un temps de travail de 160 heures cela peut être défini comme 0,5 µSv/h.
Mais maintenant si vous avez la maitrise du temps d'utilisation de la machine, vous pouvez définir d'autres valeurs du moment que vous respectez les 80 µSv sur un mois cumulé.
KLOUG

KLOUG a écrit:

Bonjour
Les calculs utilisent des formules classiques de dosimétrie, pas de problème.
Ok pour l'ordre de grandeur du coefficient d'atténuation.
Par contre 1 µSv/h c'est l'ancienne définition de la zone publique.
Aujourd'hui avec les nouveaux textes, les zones attenantes aux zones réglementées doivent respecter 80 µSv sur un mois.
Si on prend un temps de travail de 160 heures cela peut être défini comme 0,5 µSv/h.
Mais maintenant si vous avez la maitrise du temps d'utilisation de la machine, vous pouvez définir d'autres valeurs du moment que vous respectez les 80 µSv sur un mois cumulé.
KLOUG

Encore merci pour votre réactivité et effectivement un chargé d'affaire du Bureau Veritas m'en avait déjà parlé, je vais donc étudier la question.

Bonjour,
personnellement le calcul me trouble. En effet il est effectué comme si l'énergie était monocinétique, or il s'agit d'un spectre de freinage allant de 0 à 20 keV. De plus lorsque l'on dit
"flux de 3.05 e07 photons X/sec" je pense que l'on parle uniquement du flux de la raie K et molybdène et non du flux total du spectre de Bremsstrahlung.

Bonjour H*(10),

D'accord avec toi, mais ça ne m'avait pas troublé plus que ça car du coup tous les photons sont pris avec l'énergie max et la protection maximisée.
Mon interprétation est fausse si, comme tu le demandes dans ta deuxième remarque, le flux n'est pas le flux total.

Jarod a écrit:

Surface du faisceau au niveau de l’échantillon :

S = pi x d2 / 4 = pi x (0.2)2 / 4 = 3,141.10-2 mm2 soit 3,141.10-4 cm2


La fluence N (photons/sec/cm2) au niveau de l’échantillon, est donnée par : Flux de la source /S

Soit N = 3,05 . 107 / 3,141.10-4 = 9,708.1010 photons/sec/cm2

A noter que cette partie est également "farfelue" ! La fluence n'est pas égale au flux divisé par la surface éclairée de l'échantillon !