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Dosimétrie
externe
Oramed,
pour mieux connaître l'exposition des yeux et des mains des
personnels médicaux
L'IRSN a participé au projet
collaboratif européen Oramed (2008-2011). Résultat : des
recommandations pour optimiser l'exposition des personnels médicaux
aux rayonnements ionisants lors des actes de radiologie et de
cardiologie interventionnelles et de médecine nucléaire.
L'imagerie médicale, les interventions peu invasives ou certaines
thérapies reposent de plus en plus sur l'utilisation de rayonnements
ionisants (rayons X, gamma ou bêta). Or les doses de rayonnement
reçues par les personnels médicaux dans ces spécialités peuvent être
élevées pour les parties du corps difficiles à protéger. Ainsi, ces
dernières années, des cas de cataracte radio-induite ont été
identifiés chez des cardiologues interventionnels.
Des
données manquent cependant pour évaluer les doses de rayonnements
ionisants reçues et comprendre les facteurs influençant
l'exposition. C'est pourquoi le projet collaboratif Oramed du
7ème Programme cadre de recherche et développement
européen (PCRD), rassemblant 9 pays, a lancé une étude d'envergure
pour collecter des données expérimentales fiables et comparables en
Europe à partir d'une méthode commune et robuste.
Leur
analyse, associée à des calculs par simulations, a permis d'établir
des recommandations à l'usage des professionnels. Ce travail a été
complété par des études portant sur les dosimètres individuels
utilisés pour le suivi du personnel.
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Outil d'estimation de la dose
aux mains reçue par le personnel de médecine nucléaire
et développé durant le projet Oramed. |
[ Les
yeux, un organe particulièrement exposé en radiologie
interventionnelle ]
En radiologie et
cardiologie interventionnelles, les opérateurs s'aident des images
créées à partir de rayons X pour accéder à des parties du corps sans
avoir recours à la chirurgie. Si une grande partie de leur propre
corps est sous protection, les mains et les yeux sont
particulièrement exposés, car les mains sont difficiles à protéger
et les lunettes de protection rarement utilisées.
Dans un
premier temps, des données dosimétriques ont été recueillies dans
plus de 40 hôpitaux de 6 pays européens : 1329 mesures ont été
obtenues au moyen de 8 dosimètres portés au niveau des yeux, des
jambes, des poignets et des doigts. L'analyse de ces données a
notamment montré que les plus fortes doses sont reçues par les
doigts (dans 28 % des cas), le poignet (24 %) et les yeux
(12 %), du côté gauche de l'opérateur, en général plus proche
de la zone irradiée.
L'influence sur les doses reçues des
paramètres liés aux types d'intervention (position de l'opérateur,
de l'écran, etc.) a été étudiée en simulant l'exposition de
l'opérateur pendant l'acte médical avec un modèle numérique
anthropomorphique et le code Monte Carlo MCNPX qui simule le
transport des particules dans la matière.
Ces simulations
ont notamment montré la grande sensibilité des doses à l'égard de
l'orientation du tube émetteur de rayons X dans l'appareil utilisé.
L'ensemble des résultats a permis de formuler des recommandations
sur les précautions à prendre pour limiter l'exposition des
opérateurs.
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Positionnement des 8
dosimètres portés durant la campagne de mesures par les
opérateurs de radiologie et cardiologie
interventionnelles.
Si l'on compare les doses estimées
par rapport aux limites réglementaires actuelles (500 mSv pour
les mains, poignets et jambes, 150 mSv pour les yeux), les
yeux sont exposés à des niveaux similaires aux autres organes.
Mais ils deviennent prépondérants si la nouvelle
limite annuelle de 20 mSv récemment recommandée par la CIPR
est prise en compte. |
[ La
médecine nucléaire : les doigts fortement exposés ]
De façon similaire, la répartition de l'exposition
aux doigts et poignets (11 dosimètres par main) de 124 opérateurs de
médecine nucléaire a été mesurée. Les résultats obtenus montrent que
les doses reçues sont plus importantes pour l'étape de préparation
du radiopharmaceutique que pour celle de l'injection.
Pour
les radionucléides étudiés (99mTc, 18F,
90Y), l'index de la main non dominante reçoit la dose
maximum (dans 25 à plus de 60 % des cas), suivi par le pouce de
la même main (10 à 20 %). L'estimation des doses annuelles
reçues, faite pour les procédures diagnostiques (9mTc et
18F), a montré qu'elles dépassent la limite annelle
réglementaire de 500 mSv pour environ 20 % des
travailleurs (plus de la moitié sont au-dessus de 150 mSv), le
maximum atteignant 2,2 Sv.
L'impact sur les doses
reçues du type de protection utilisée et de l'expérience de
l'opérateur dans l'acte pratiqué a été analysé par des tests
statistiques et des simulations Monte Carlo. Il en ressort qu'un
meilleur usage des écrans de protection et de tout instrument
permettant d'éloigner les doigts de la source de rayonnements
(pinces, injecteur automatique) pendant la préparation peut réduire
d'un facteur 2 ou 3 les doses reçues.
Il a aussi été vérifié
que les dosimètres habituels portés aux doigts et au poignet
sous-estiment la dose maximale reçue en raison de leurs positions.
Néanmoins la dose maximale peut être approchée en multipliant par 6
la dose enregistrée par une bague située à la base de l'index de la
main non-dominante et orientée du côté de la paume.
Un outil
informatique complémentaire, permettant d'estimer la dose reçue sur
les doigts selon les procédures diagnostiques pratiquées, a été
développé dans le cadre de ce projet et intégré à l'ensemble des
recommandations sur les bonnes pratiques en médecine nucléaire.
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Positionnement des 22 dosimètres
portés durant la campagne de mesures par les opérateurs
de médecine nucléaire. |
[ Améliorer les dosimètres
pour assurer un bon suivi ]
Le projet a
également permis la conception d'un nouveau système dosimétrique
(dosimètre thermoluminescent, écrans et support à l'œil) adapté au
cristallin, notamment par le développement d'un modèle plus réaliste
de la tête et d'une procédure d'étalonnage adéquate.
Enfin,
un guide pratique, présentant les résultats de l'évaluation de 8
modèles de dosimètres électroniques (dits actifs) utilisés en
Europe, a été élaboré. Le comportement de ces dosimètres, qui ont
l'avantage de pouvoir être lus à tout moment, était mal connu dans
un environnement de champs pulsés, caractéristiques des technologies
utilisées en radiologie et cardiologie interventionnelles. Le guide
permet de les utiliser de façon plus appropriée.
Le projet
Oramed a ainsi permis de constituer une base de données
dosimétriques de référence dans un domaine où elles faisaient défaut
jusqu'à présent, et d'élaborer des recommandations et du matériel de
formation directement utilisables par les professionnels.
Les résultats de cette étude pourront servir de base de
travail aux réflexions menées dans le cadre du réseau d'excellence
européen sur les faibles doses Doremi, et plus particulièrement pour
la prévention des cataractes radio-induites.
SCK-CEN (Belgique) ; GAEC (Grèce) ;
ENEA (Italie) ; Centre hospitalier universitaire du Vaudois
(Suisse) ; Universitat Politècnica de Catalunya
(Espagne) ; Laboratoire national Henri Becquerel du CEA
(France) ; Slovak Medical University (Slovaquie) ; NIOM
(Pologne) ; BfS (Allemagne) ; RADCARD (Pologne) ; MGP
Instruments.
Contact :
Isabelle Clairand (Laboratoire de dosimétrie des
rayonnements ionisants - LDRI)
+++ Publication :
Ginjaume M., Vanhavere F., Carinou E., Gualdrini G., Clairand I. and
Sans-Merce M., Actes du colloque « International Workshop on
Optimization of Radiation Protection of Medical Staff, ORAMED
2011 », Radiation Measurements, novembre 2011, Volume
46, n° 11, pp.
1195-1334. |
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[ Absorption par les
racines ] Les recherches ont également montré
que la concentration du 90Sr dans l'aquifère était
significativement influencée par son absorption par les racines des
plantes, puis son cycle de retour au sol via la dégradation des
feuilles et des épines après leur chute (voir Aktis n°
2). Les modèles de transport ont été modifiés en conséquence.
Les études réalisées sur la plateforme de Tchernobyl ont aussi
abordé la question des effets possibles de la radioactivité sur la
biosphère. Elles ont montré en particulier que les communautés
bactériennes se sont adaptées à la contamination du substrat sans
toutefois développer de résistance spécifique. [ Composition chimique des
eaux porales ] S'agissant des transferts dans
les milieux géologiques profonds, la station de Tournemire, exploitée par
l'IRSN depuis le début des années 90, fournit aux chercheurs un site
expérimental en vraie grandeur pour étudier les propriétés des roches
argileuses en tant que milieu d'accueil possible pour le stockage de
déchets radioactifs. Dans le cadre de Trasse, les chercheurs ont travaillé
sur la modélisation des transferts de radionucléides qui pourraient être
relâchés par les colis de déchets dans la roche hôte. À cet égard, la
composition chimique des eaux porales de la roche a été reconstituée à
l'aide d'un modèle géochimique établi à partir de mesures sur des
échantillons de roche, la très faible perméabilité de l'argilite excluant
le prélèvement direct de l'eau contenue dans la porosité. Ces résultats
ont permis aux chercheurs d'évaluer l'efficacité de l'osmose chimique, un
des mécanismes du transport des radionucléides au sein des argilites (voir Aktis n°
4). [ Les
bactéries dans les argilites ] Par ailleurs,
des travaux ont été menés afin d'identifier les bactéries susceptibles de
se développer dans les argilites. En effet, certaines espèces pourraient
altérer les matériaux utilisés pour la construction du stockage. Dans le
cadre de ces travaux, des bactéries anaérobies GLO
ont été mises en évidence, y compris dans la roche non perturbée, milieu a
priori très défavorable au développement microbien. En particulier, des
bactéries sulfato-réductrices GLO
ont été observées dans une zone fracturée humide. Leur étude au contact
direct d'échantillons métalliques est en cours, afin d'identifier leur
capacité à corroder localement des métaux susceptibles d'être utilisés
dans un stockage. Une autre étude a montré que l'interaction entre
l'argilite et le béton, source de fluides basiques, pourrait initier des
transformations minéralogiques et modifier ainsi les conditions de
migration pour les radionucléides en champ proche (quelques dizaines de
centimètres). Cette interaction a été étudiée au moyen de traceurs
isotopiques tels que 87Sr/ 86Sr.
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Instrumentation permettant de suivre
l'évolution de la roche suite à un
forage. | [ Fracturation de la
roche ] Enfin, l'effet du creusement de
l'ouvrage sur l'endommagement de la roche d'accueil a été examiné.
L'étendue de la zone endommagée a été évaluée autour des ouvrages
souterrains à partir de carottes d'argilite dégazées pour leur teneur en
hélium-4, un gaz léger, dissous, très sensible à la fracturation et
produit naturellement par la roche. Les résultats ont permis de vérifier
que l'endommagement est une fonction de l'âge et de la forme de l'ouvrage.
À Tournemire, l'extension de la fracturation est de près de 2 m autour du
tunnel centenaire, et en épouse la forme, et de seulement 70 cm autour des
galeries plus récentes avec des fissures de désaturation parallèles à la
stratification. La simulation des profils d'hélium-4 a permis de montrer
que, au-delà des zones endommagées, la diffusion était dominante par
rapport à d'autres formes de transport. Le GNR Trasse a ainsi
permis de progresser dans la connaissance des transferts de radionucléides
dans la géosphère et l'environnement, sujet clé pour évaluer la sûreté des
modes de gestion des déchets, ainsi que les conséquences à long terme des
situations accidentelles ou résultant de pollutions passées. Les
plateformes expérimentales de l'IRSN ont fourni à cet égard un cadre
idoine pour rassembler recherche finalisée et recherche académique autour
de sujets d'intérêt commun. Un nouveau cycle d'études et de recherches,
dans les « traces » de Trasse, est en cours d'élaboration dans
un nouveau dispositif interdisciplinaire du CNRS succédant au programme
Pacen. UIAR (National Ukrainian Institute for
Radioecology) ; IGS (Ukrainian Institute of Geological
Sciences) ; CNRS (CAREN-Géosciences, CEREGE, CNAB, GIS, IDES, IPGS,
HydrASA, ISTO, IVV, LEGOS, LGIT, LIPM, LMTG, LSCE, LTHE, MIGP, MNHN,
SISYPHE, IMFT) ; IRSN.
Contact :
Jean-Michel Matray (Laboratoire d'étude et de recherche sur les
transferts et les interactions dans les sols - Letis)
(1)
Pacen : programme interdisciplinaire du CNRS sur l'aval du cycle de
l'énergie nucléaire mis en place suite à la loi de 2006 sur les
déchets.
(2)
L'activité totale de ces deux radionucléides s'élève dans la tranchée à
des valeurs comprises entre 105à 106
Bq/kg.
Aérosols -
Modélisation - Rejets
Nouvelle
modélisation de la remise en suspension de particules
Une nouvelle
modélisation développée dans le cadre de la thèse de Fan Zhang permet de
simuler de façon plus réaliste la remise en suspension, par un écoulement
turbulent, de fines particules déposées sur une surface.
En cas d'accident dans une installation nucléaire, des particules
déposées peuvent être remises en suspension par des flux gazeux. Si elles
sont contaminées, elles peuvent accroître le rejet de radioéléments vers
l'environnement. De plus, dans les installations créant de grandes
quantités de poussières comme les réacteurs HTR (réacteur à haute
température refroidi à l'hélium) ou l'installation expérimentale Iter
(International Thermonuclear Experimental Reactor), les poussières en
suspension en s'oxydant peuvent également induire un risque d'explosion.
Fan Zhang a amélioré la modélisation de la cinétique de remise en
suspension des particules de diamètre inférieur à 10μm qui sont les plus
critiques pour ces deux risques.
[ Fluctuations turbulentes et
interactions entre couches ]
Le modèle de mise
en suspension le plus évolué appelé Rock'n'Roll tient compte de
l'accumulation de l'énergie transmise par le flux gazeux, énergie qui
contribue au détachement de la particule de la surface. Fan Zhang s'est
consacré à deux facteurs de la remise en suspension mal décrits par le
modèle Rock'n'Roll : les fluctuations turbulentes du flux et les
interactions entre les couches successives de particules.
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Comparaison du nouveau modèle hybride
aux résultats d'un essai du programme Bise de l'IRSN montrant la
pertinence d'une approche
multicouche. | Les particules déposées
subissent des forces aérodynamiques induites par les fluctuations de
vitesse de l'écoulement du gaz. Or ces fluctuations ne sont pas mesurables
expérimentalement à l'échelle de la dizaine de microns. En l'absence
d'information sur l'évolution de ces forces, le modèle Rock'n'Roll en
présupposait une distribution gaussienne. Fan Zhang a évalué ces
fluctuations de vitesse par DNS GLO
et en a déduit une modélisation des forces aérodynamiques basée sur des
distributions stochastiques pour tenir ainsi compte de la réalité de
l'écoulement. [ Une approche
érosive ] Les particules se déposent sur une
surface selon une structuration complexe multicouche. Dans le modèle
Rock'n'Roll, les forces d'adhésion entre les différentes couches de
particules n'étaient pas évaluées et une correction devait être appliquée
au modèle sur la base d'expériences. Avec une approche dite érosive, Fan
Zhang a modélisé les phénomènes d'adhésion entre couches qui influent sur
le délai inhérent à la remise en suspension des couches inférieures.
Ces travaux améliorent significativement la prédiction de la
cinétique de remise en suspension de particules fines mesurée
expérimentalement notamment dans l'installation Bise de l'IRSN pour des
dépôts isolés et multicouches. Cette modélisation sera encore améliorée
pour tenir compte de la formation d'amas de particules, si ceux-ci sont
confirmés par des travaux expérimentaux à venir à l'IRSN. Université de Newcastle (GB) ; École centrale de
Lyon.
Contact :
Martin Kissane (Laboratoire d'étude du corium et du transfert des
radioéléments - LETR)
Bactéries
sulfato-réductrices
Bactéries dont le métabolisme s'accompagne de la formation de
sulfure d'hydrogène, agent chimique très corrosif.
Bactérie
anaérobie hétérotrophe
Bactérie capable de vivre dans un environnement sans oxygène et
se nourrissant de composés organiques produits par d'autres
organismes.
DNS
Simulation numérique résolvant l'ensemble des équations de la
mécanique des fluides.
Eau
porale
Eau piégée dans les minuscules pores de la roche.
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Facteurs
organisationnels et humains
Resoh :
une chaire de recherche pour étudier les relations de
sous-traitance
Une chaire de recherche et d'enseignement consacrée aux aspects
organisationnels et humains des relations de sous-traitance et de
co-traitance vient d'être créée à l'École des Mines de Nantes. Elle
vise à les étudier dans le domaine nucléaire, et plus largement dans
d'autres secteurs industriels confrontés à la gestion des risques.
En cohérence avec les recommandations de son comité d'orientation
des recherches, l'IRSN va impliquer ses chercheurs dans des travaux
développés avec des acteurs universitaires et académiques. Cette
création répond à une préoccupation actuelle et croissante partagée
par plusieurs acteurs du nucléaire puisque cette chaire résulte d'un
partenariat impliquant l'IRSN, Areva et le groupe DCNS comme
co-financeurs. Outre l'attention portée à cette thématique au moment
des évaluations complémentaires de sûreté des installations
françaises suite à l'accident de Fukushima, celle-ci s'intègre dans
l'un des axes scientifiques du nouveau Laboratoire de recherche en
sciences humaines et sociales créé en janvier 2012 à l'IRSN. Le
titulaire de la chaire est Benoit Journé, professeur de gestion et
chercheur à l'Institut d'économie et de management de
Nantes-Atlantique de l'Université de Nantes.
Sûreté
nucléaire
Lancement
de Sargen IV
La réunion de lancement du projet européen Sargen IV s'est
déroulée les 30 et 31 janvier 2012 à Fontenay aux Roses. Ce projet
du 7ème Programme cadre de recherche et développement
(PCRD) travaille à définir une méthode d'évaluation de sûreté
commune en Europe pour les futurs réacteurs dits de 4ème
génération et se déroulera sur deux ans. Plusieurs configurations de
ces réacteurs (à neutrons rapides refroidis au sodium, au gaz ou au
plomb) sont actuellement à l'étude. Sargen IV permettra aussi
d'identifier les besoins de recherche en sûreté pour améliorer les
concepts existants et de mettre en application la méthode proposée.
Piloté par l'IRSN, Sargen IV réunit 22 partenaires : organismes
de sûreté (dont les sept membres du réseau Etson), centres de
recherche, universités, et industriels-concepteurs.
Physique/chimie
L'IRSN
partenaire de deux Labex, CaPPA et Icome2
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Calcul de dynamique
moléculaire d'interaction entre une molécule de CH3I et un
solvant, H2O. |
L'IRSN est partenaire de deux laboratoires d'excellence
(labex), dont la liste a été publiée le 14 février 2012 par le
commissariat général aux investissements d'avenir : le
Laboratoire Physique et chimie de l'environnement atmosphérique
(CaPPA) et le Centre interdisciplinaire sur les matériaux
multi-échelle pour l'énergie et l'environnement (Icome2). L'IRSN
participe au labex Cappa par le laboratoire Combustion, cinétique
chimique et réactivité (C3R), un laboratoire commun entre
l'Institut et l'Université de Lille 1. Quant au labex Icome2, l'IRSN
y est impliqué avec son Laboratoire physique et thermomécanique des
matériaux (LPTM). Les lauréats des appels à projets
« labex » se voient attribuer des moyens financiers pour
accroître leur visibilité internationale, attirer des chercheurs de
renommée et construire une politique de recherche de haut
niveau.
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