Quel est le danger des rayonnements ionisants – Quel est le danger des rayonnements – Définition

Résumé exécutif

Le rayonnement est tout autour de nous. Nous sommes continuellement exposés au rayonnement de fond naturel et cela semble sans aucun problème. Oui, de fortes doses de rayonnements ionisants sont nocives et potentiellement mortelles pour les êtres vivants, mais ces doses doivent être vraiment élevées. De plus, qu'est-ce qui n'est pas nocif à fortes doses ? Même une grande quantité d'eau peut être mortelle pour les êtres vivants.

La vérité sur les effets des rayonnements à faible dose sur la santé reste à découvrir. On ne sait pas exactement si ces faibles doses de rayonnement sont nuisibles ou bénéfiques (et où est le seuil). Il existe des études qui prétendent que de petites doses de rayonnement administrées à un faible débit de dose stimulent les mécanismes de défense. De plus, les rayonnements ionisants peuvent avoir des effets bénéfiques sur la santé en médecine, par exemple dans les diagnostics où les rayons X sont utilisés pour produire des images de l'intérieur du corps. Nous ne prétendons pas, tout est OK. Cela dépend également du type de rayonnement et du tissu qui a été exposé.

Mais finalement, si vous comparez les risques, qui découlent de l'existence de rayonnements, naturels ou artificiels, avec les risques, qui découlent de la vie quotidienne, alors vous devez conclure que la peur des rayonnements est irrationnelle. Les humains sont souvent incohérents dans notre traitement des risques perçus. Même si deux situations peuvent présenter des risques similaires, les gens trouveront une situation acceptable et une autre indûment dangereuse.

Le problème des rayonnements ionisants réside dans le fait que le rayonnement est invisible et non directement détectable par les sens humains. Les gens ne peuvent ni voir ni sentir les radiations, et donc ils ont peur de cette menace invisible.

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À quel point le rayonnement est-il dangereux

Le rayonnement est tout autour de nous. Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C'est une force énergétique naturelle qui nous entoure. C'est une partie de notre monde naturel qui est là depuis la naissance de notre planète. Tous les êtres vivants, depuis la nuit des temps, ont été et sont encore exposés à des rayonnements ionisants.

Par exemple, le potassium-40 est l'un des isotopes qui contribue à l'exposition interne de l'homme. Des traces de potassium-40 se trouvent dans tout le potassium, et c'est le radio-isotope le plus courant dans le corps humain. Des quantités plus élevées peuvent également être trouvées dans les bananes. Cela signifie-t-il que manger des bananes doit être dangereux? Bien sûr que non.

Explication - Dose équivalente à la banane

Dans tous les cas, l’intensité du rayonnement compte. La dose équivalente à la banane est conçue comme un exemple pédagogique général pour comparer une dose de radioactivité à la dose à laquelle on est exposé en mangeant une banane de taille moyenne. Un BED est souvent corrélé à 10^-7 Sievert (0,1 µSv). L’exposition aux rayonnements due à la consommation d’une banane représente environ 1% de l’exposition quotidienne moyenne aux rayonnements, soit 100 doses équivalentes de banane (BED). Un scanner thoracique délivre 58 000 lits (5,8 mSv). Une dose létale, la dose qui tue un être humain avec un risque de 50 % dans les 30 jours (LD50/30) de rayonnement, est d’environ 50 000 000 BED (5 000 mSv). Cependant, en pratique, cette dose n’est pas cumulative, car le composant radioactif principal est excrété pour maintenir l’équilibre métabolique. De plus, il y a aussi un problème avec la dose collective.

Le BED est uniquement destiné à informer le public de l’existence de très faibles niveaux de radioactivité naturelle dans un aliment naturel et n’est pas une mesure de dose formellement adoptée.

Que la source de rayonnement soit naturelle ou artificielle, qu'il s'agisse d'une forte dose de rayonnement ou d'une petite dose, il y aura des effets biologiques. En général, les rayonnements ionisants sont nocifs et potentiellement mortels pour les êtres vivants, mais peuvent avoir des effets bénéfiques sur la santé en médecine, par exemple en radiothérapie pour le traitement du cancer et de la thyrotoxicose.

Dans les réflexions suivantes, nous essayons de résumer les faits et les hypothèses, qui peuvent vous aider à comprendre le problème. Il s'agit des risques liés à l'exposition aux rayonnements ionisants et de la cohérence de tous les risques de la vie quotidienne. Mais nous devons d'abord résumer les principaux faits concernant les rayonnements ionisants.

Intensité du rayonnement - Dose et débit de dose

L'intensité des rayonnements ionisants est un facteur clé qui détermine les effets sur la santé d'une exposition à tout rayonnement. C'est comme être exposé au rayonnement thermique d'un incendie (en fait, il est également transféré par des photons). Si vous êtes trop près d'un feu, l'intensité du rayonnement thermique est élevée et vous pouvez vous brûler. Si vous êtes à la bonne distance, vous pouvez y tenir sans problème et en plus c'est confortable. Si vous êtes trop loin d'une source de chaleur, l'insuffisance de chaleur peut également vous blesser. Cette analogie, dans un certain sens, peut également s'appliquer aux rayonnements provenant de sources de rayonnements ionisants.

En bref, pour être brûlé (effets déterministes et effets stochastiques démontrables) par un rayonnement ionisant, vous devez être exposé à une très grande quantité de rayonnement. Mais presque à chaque fois, on parle de doses dites faibles. Comme cela a été écrit, le système de protection est aujourd'hui basé sur l' hypothèse LNT, qui est un  modèle conservateur utilisé en radioprotection pour estimer les effets sur la santé de petites doses de rayonnement. Ce modèle est excellent pour mettre en place un système de protection pour toute utilisation de rayonnements ionisants. Ce modèle suppose qu'il n'y a pas de seuil et que le risque augmente linéairement avec une dose, c'est-à-dire que le modèle LNT implique qu'il n'y a pas de dose sûre de rayonnement ionisant. Si ce modèle linéaire est correct, alors le rayonnement de fond naturel est la source de rayonnement la plus dangereuse pour la santé publique générale, suivi de près par l'imagerie médicale. Il faut ajouter que les recherches menées au cours des deux dernières décennies sont très intéressantes et montrent que de petites doses de rayonnement administrées à faible débit stimulent les mécanismes de défense. Par conséquent, le modèle LNT n'est pas universellement accepté, certains proposant une relation dose-réponse adaptative où les faibles doses sont protectrices et les doses élevées sont préjudiciables. De nombreuses études ont contredit le modèle LNT et nombre d'entre elles ont montré une réponse adaptative à un rayonnement à faible dose entraînant une réduction des mutations et des cancers. D'autre part, il est très important de savoir à quel type de rayonnement une personne est exposée.

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Le rayonnement de fond naturel est un rayonnement ionisant, qui provient de diverses sources naturelles. Tous les êtres vivants, depuis la nuit des temps, ont été et sont encore exposés à des rayonnements ionisants. Ce rayonnement n’est associé à aucune activité humaine. Il y a des isotopes radioactifs dans nos corps, nos maisons, l’air, l’eau et le sol. Nous sommes tous également exposés aux rayonnements de l’espace.

Sources de rayonnement de fond naturel

Nous divisons toutes ces sources de rayonnement naturel en trois groupes:

• Rayonnement cosmique
• Rayonnement terrestre
• Rayonnement interne

Vous ne pouvez pas traverser la vie sans rayonnement. Le danger des rayonnements ionisants réside dans le fait que le rayonnement est invisible et non directement détectable par les sens humains. Les gens ne peuvent ni voir ni sentir le rayonnement, mais il dépose de l’énergie sur les molécules du corps.

Mais  ne vous inquiétez pas , les doses provenant du rayonnement de fond sont généralement  très faibles (sauf l’exposition au radon). Une faible dose signifie ici de petites doses supplémentaires comparables au rayonnement de fond normal (10 µSv = dose quotidienne moyenne reçue du fond naturel). Le problème est qu’à de très faibles doses, il est pratiquement impossible de corréler une irradiation avec certains effets biologiques. En effet, le taux de cancer de base est déjà très élevé et le risque de développer un cancer fluctue de 40 % en raison du style de vie individuel et des effets environnementaux, masquant les effets subtils des rayonnements de faible intensité.

Les effets biologiques des rayonnements et leurs conséquences dépendent fortement du niveau de débit de dose obtenu. Le débit de dose est une mesure de l’intensité (ou de la force) de la dose de rayonnement. Les faibles doses sont courantes dans la vie quotidienne. Dans les points suivants, il y a quelques exemples d’exposition aux rayonnements, qui peuvent être obtenus à partir de diverses sources.

• 05 µSv – Dormir à côté de quelqu’un
• 09 µSv – Vivre à moins de 30 miles d’une centrale nucléaire pendant un an
• 1 µSv – Manger une banane
• 3 µSv – Vivre à moins de 80 km d’une centrale à charbon pendant un an
• 10 µSv – Dose quotidienne moyenne reçue du fond naturel
• 20 µSv – Radiographie pulmonaire

Du point de vue des conséquences biologiques, il est très important de distinguer les doses reçues sur des périodes courtes et prolongées. Par conséquent, les effets biologiques des rayonnements sont généralement divisés en deux catégories.

• Doses aiguës. Une «dose aiguë» (dose élevée à court terme) est une dose qui se produit sur une période de temps courte et limitée, c’est-à-dire en une journée.
• Doses chroniques. Une «dose chronique» (faible dose à long terme) est une dose qui se poursuit pendant une période prolongée, c’est-à-dire des semaines et des mois, de sorte qu’elle est mieux décrite par un débit de dose.

Des doses élevées ont tendance à tuer les cellules, tandis que de faibles doses ont tendance à les endommager ou à les modifier. Des doses élevées peuvent provoquer des brûlures par irradiation visuellement dramatiques et/ou une mort rapide par syndrome d’irradiation aiguë. Il est peu probable que des doses aiguës inférieures à 250 mGy aient des effets observables. Des doses aiguës d’environ 3 à 5 Gy ont 50 % de chances de tuer une personne quelques semaines après l’exposition, si la personne ne reçoit aucun traitement médical.

De faibles doses réparties sur de longues périodes de temps ne causent de problème immédiat à aucun organe du corps. Les effets de faibles doses de rayonnement se produisent au niveau de la cellule et les résultats peuvent ne pas être observés avant de nombreuses années. De plus, certaines études démontrent que la plupart des tissus humains présentent une tolérance plus prononcée aux effets des rayonnements à faible TLE en cas d’exposition prolongée par rapport à une exposition unique à une dose similaire.

Voir aussi: Dose létale

En radioprotection, la plupart des effets néfastes sur la santé de l’exposition aux rayonnements sont généralement divisés en deux grandes catégories:

• Les effets déterministes sont des effets seuils sur la santé, qui sont directement liés à la dose de rayonnement absorbée et la gravité de l’effet augmente à mesure que la dose augmente.
• Les effets stochastiques se produisent par hasard, se produisant généralement sans seuil de dose. La probabilité d’apparition d’effets stochastiques est proportionnelle à la dose mais la sévérité de l’effet est indépendante de la dose reçue.

Effets déterministes

Les effets déterministes (ou effets non stochastiques sur la santé) sont des effets sur la santé directement liés à la dose de rayonnement absorbée et la gravité de l’effet augmente à mesure que la dose augmente. Les effets déterministes ont un seuil en dessous duquel aucun effet clinique détectable ne se produit. Le seuil peut être très bas (de l’ordre de grandeur de 0,1 Gy ou plus) et peut varier d’une personne à l’autre. Pour des doses comprises entre 0,25 Gy et 0,5 Gy, de légers changements sanguins peuvent être détectés par des évaluations médicales et pour des doses comprises entre 0,5 Gy et 1,5 Gy, des changements sanguins seront notés et des symptômes de nausées, fatigue, vomissements se manifesteront.

Une fois le seuil dépassé, la sévérité d’un effet augmente avec la dose. La raison de la présence de cette dose seuil est que les dommages causés par les rayonnements (dysfonctionnement grave ou mort) d’une population critique de cellules (des doses élevées ont tendance à tuer les cellules) dans un tissu donné doivent être maintenus avant que la lésion ne soit exprimée sous une forme cliniquement pertinente. . Par conséquent, les effets déterministes sont également appelés réaction tissulaire. Ils sont également appelés effets non stochastiques pour contraster avec les effets stochastiques de type aléatoire (par exemple, l’induction d’un cancer).

Les effets déterministes ne sont pas nécessairement plus ou moins graves que les effets stochastiques. Des doses élevées peuvent provoquer des brûlures par irradiation visuellement dramatiques et/ou une mort rapide par syndrome d’irradiation aiguë. Il est peu probable que des doses aiguës inférieures à 250 mGy aient des effets observables. Des doses aiguës d’environ 3 à 5 Gy ont 50 % de chances de tuer une personne quelques semaines après l’exposition, si la personne ne reçoit aucun traitement médical. Les effets déterministes peuvent finalement conduire à une nuisance temporaire ou également à un décès. Exemples d’effets déterministes:

Des exemples d’effets déterministes sont:

• Syndrome d’irradiation aiguë, par irradiation aiguë du corps entier
• Brûlures par rayonnement, du rayonnement à une surface corporelle particulière
• La thyroïdite radio-induite, un effet secondaire potentiel de la radiothérapie contre l’hyperthyroïdie
• Syndrome d’irradiation chronique, dû à une irradiation à long terme.
• Lésion pulmonaire radio-induite, par exemple de la radiothérapie aux poumons

Effets stochastiques

Les effets stochastiques des rayonnements ionisants se produisent par hasard, se produisant généralement sans seuil de dose. La probabilité d’apparition d’ effets stochastiques est proportionnelle à la dose mais la sévérité de l’effet est indépendante de la dose reçue. Les effets biologiques des rayonnements sur les personnes peuvent être regroupés en effets somatiques et héréditaires. Les effets somatiques sont ceux subis par la personne exposée. Les effets héréditaires sont ceux subis par la descendance de l’individu exposé. Le risque de cancer est généralement mentionné comme le principal effet stochastique des rayonnements ionisants, mais les troubles héréditaires sont également des effets stochastiques.

Selon la CIPR:

(83) Sur la base de ces calculs, la Commission propose des coefficients de probabilité nominaux pour le risque de cancer ajusté au détriment de 5,5 x 10 -2 Sv -1 pour l’ensemble de la population et de 4,1 x 10 -2 Sv -1 pour les travailleurs adultes. Pour les effets héréditaires, le risque nominal ajusté au détriment dans l’ensemble de la population est estimé à 0,2 x 10 -2 Sv -1 et chez les travailleurs adultes à 0,1 x 10 -2 Sv -1.

Référence spéciale: CIPR, 2007. Les recommandations de 2007 de la Commission internationale de protection radiologique. Publication CIPR 103. Ann. CIPR 37 (2-4).

L’unité SI de dose efficace, le sievert, représente l’effet biologique équivalent du dépôt d’un joule d’énergie de rayons gamma dans un kilogramme de tissu humain. En conséquence, un sievert représente 5,5 % de chances de développer un cancer. Notez que la dose efficace n’est pas conçue comme une mesure des effets déterministes sur la santé, c’est-à-dire la gravité des lésions tissulaires aiguës qui se produiront certainement, mesurée par la quantité de dose absorbée.

En radioprotection, des limites de dose sont fixées pour limiter les effets stochastiques à un niveau acceptable, et pour éviter totalement les effets déterministes. Notez que les effets stochastiques sont ceux qui découlent du hasard: plus la dose est élevée, plus l’effet est probable. Les effets déterministes sont ceux qui ont normalement un seuil: au-delà, la sévérité de l’effet augmente avec la dose. Limites de dose sont un élément fondamental de la radioprotection, et le non-respect de ces limites va à l’encontre de la réglementation des rayonnements dans la plupart des pays. Notez que les limites de dose décrites dans cet article s’appliquent aux opérations de routine. Elles ne s’appliquent pas à une situation d’urgence lorsque la vie humaine est en danger. Elles ne s’appliquent pas aux situations d’exposition d’urgence où un individu tente de prévenir une situation catastrophique.

Les limites sont divisées en deux groupes, le public et les travailleurs professionnellement exposés. Selon la CIPR, l’exposition professionnelle désigne l’ensemble des expositions subies par les travailleurs dans le cadre de leur travail, à l’exception des

1. expositions exclues et expositions provenant d’activités exemptées impliquant des rayonnements ou des sources exemptées
2. toute exposition médicale
3. le rayonnement de fond naturel local normal.

Le tableau suivant résume les limites de dose pour les travailleurs professionnellement exposés et pour le public:

Source des données: CIPR, 2007. Les recommandations 2007 de la Commission internationale de protection radiologique. Publication CIPR 103. Ann. CIPR 37 (2-4).

Selon la recommandation de la CIPR dans sa déclaration sur les réactions tissulaires du 21 avril 2011, la limite de dose équivalente pour le cristallin de l’œil pour une exposition professionnelle dans des situations d’exposition planifiée a été réduite de 150 mSv/an à 20 mSv/an, en moyenne sur des périodes définies de 5 ans, sans dose annuelle en une seule année supérieure à 50 mSv.

Les limites de dose efficace correspondent à la somme des doses efficaces pertinentes résultant de l’exposition externe au cours de la période spécifiée et de la dose efficace engagée due aux incorporations de radionucléides au cours de la même période. Pour les adultes, la dose efficace engagée est calculée pour une période de 50 ans après l’ingestion, alors que pour les enfants, elle est calculée pour la période jusqu’à l’âge de 70 ans. La limite de dose efficace au corps entier de 20 mSv est une valeur moyenne sur cinq ans. La limite réelle est de 100 mSv en 5 ans, avec pas plus de 50 mSv par an.

Comme cela a été écrit précédemment (modèle LNT), aujourd’hui le système de protection est basé sur l’hypothèse LNT, qui est un modèle conservateur utilisé en radioprotection pour estimer les effets sur la santé de petites doses de rayonnement. Ce modèle est excellent pour mettre en place un système de protection pour toute utilisation de rayonnements ionisants. Par rapport au modèle d’hormèse, le modèle LNT suppose qu’il n’y a pas de seuil et que le risque augmente linéairement avec une dose, c’est-à-dire que le modèle LNT implique qu’il n’y a pas de dose sûre de rayonnement ionisant. Si ce modèle linéaire est correct, alors le rayonnement de fond naturel est la source de rayonnement la plus dangereuse pour la santé publique générale, suivi de près par l’imagerie médicale.

Le modèle LNT est principalement basé sur l’étude de la durée de vie (LSS) des survivants de la bombe atomique au Japon. Cependant, bien que ce schéma soit incontesté à fortes doses, cette extrapolation linéaire du risque à de faibles doses est remise en question par de nombreuses expériences récentes impliquant des mécanismes cellulaires et il existe également une forte incertitude liée à l’estimation du risque en utilisant uniquement des études épidémiologiques. Le problème est qu’à de très faibles doses, il est pratiquement impossible de corréler une irradiation avec certains effets biologiques. En effet, le taux de cancer de base est déjà très élevé et le risque de développer un cancer fluctue de 40 % en raison du style de vie individuel et des effets environnementaux, masquant les effets subtils des rayonnements de faible intensité.estimation plus prudente.

En cas de faibles doses, sa conservativité (linéarité) a des conséquences énormes et le modèle est parfois utilisé à tort (peut-être intentionnellement) pour quantifier l’effet cancérogène de doses collectives de faible contamination radioactive. Une courbe dose-effet linéaire permet d’utiliser les doses collectives pour calculer les effets néfastes sur une population irradiée. Il est également avancé que le modèle LNT avait provoqué une peur irrationnelle des radiations, puisque chaque microsievert peut être converti en probabilité d’induction d’un cancer, aussi petite soit-elle. Par exemple, si dix millions de personnes reçoivent une dose efficace de 0,1 µSv (l’équivalent de manger une banane), alors la dose collective sera S = 1 Sv. Cela signifie-t-il qu’il y a 5,5 % de chances de développer un cancer pour une personne en raison de la consommation de banane ? Notez que, pour des doses élevées, un sievert représente 5,5 % de chances de développer un cancer.

Le problème de ce modèle est qu’il néglige un certain nombre de processus biologiques de défense qui peuvent être cruciaux à faibles doses. Les recherches au cours des deux dernières décennies sont très intéressantes et montrent que de petites doses de rayonnement administrées à faible débit de dose stimulent les mécanismes de défense. Par conséquent, le modèle LNT n’est pas universellement accepté, certains proposant une relation dose-réponse adaptative où les faibles doses sont protectrices et les doses élevées sont préjudiciables. De nombreuses études ont contredit le modèle LNT et nombre d’entre elles ont montré une réponse adaptative à un rayonnement à faible dose entraînant une réduction des mutations et des cancers.

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Type de rayonnement - LET élevé x LET bas

Cette section porte sur le fait qu'il existe plusieurs types de rayonnements ionisants et que chaque type de rayonnement interagit avec la matière d'une manière différente. Lorsque nous discutons de l'intensité du rayonnement, nous devons tenir compte du type de rayonnement auquel vous êtes exposé. Par exemple, le rayonnement alpha a tendance à ne parcourir qu'une courte distance et à ne pas pénétrer très loin dans les tissus, voire pas du tout. Par conséquent, le rayonnement alpha est parfois traité comme non dangereux, car il ne peut pas pénétrer les couches superficielles de la peau humaine. C'est naturellement vrai, mais ce n'est pas valable pour l'exposition interne par les radionucléides alpha. Lorsqu'il est inhalé ou ingéré, le rayonnement alpha est beaucoup plus dangereux que les autres types de rayonnement. Notez que le facteur de pondération du rayonnement pour le rayonnement alpha est égal à 20. Il a été découvert que les effets biologiques de tout rayonnement augmentent avec le transfert d'énergie linéaire (LET). En bref, les dommages biologiques causés par les rayonnements à haut TLE (particules alpha, protons ou neutrons) sont beaucoup plus importants que ceux causés par les rayonnements à faible TLE (rayons gamma).

Les rayonnements ionisants sont classés selon la nature des particules ou des ondes électromagnétiques qui créent l'effet ionisant. Ces particules/ondes ont des mécanismes d'ionisation différents et peuvent être regroupées comme suit :

• Directement ionisant. Les particules chargées (noyaux atomiques, électrons, positrons, protons, muons, etc.) peuvent ioniser les atomes directement par interaction fondamentale via la force de Coulomb si elles transportent une énergie cinétique suffisante. Ces particules doivent se déplacer à des vitesses relativistes pour atteindre l'énergie cinétique requise. Même les photons (rayons gamma et rayons X) peuvent ioniser directement les atomes (bien qu'ils soient électriquement neutres) par l'effet photoélectrique et l'effet Compton, mais l'ionisation secondaire (indirecte) est beaucoup plus importante.
  • Rayonnement alpha
  • Rayonnement bêta
• Indirectement ionisant. Les rayonnements ionisants indirects sont des particules électriquement neutres et n'interagissent donc pas fortement avec la matière. La majeure partie des effets d'ionisation sont dus à des ionisations secondaires.
  • Rayonnement photonique
  • Rayonnement neutronique

Exposition externe x interne

Comme cela a été écrit, il est crucial que nous soyons exposés à des rayonnements provenant de sources externes ou de sources internes. Ceci est similaire à celui d'une autre substance dangereuse. L'exposition interne est plus dangereuse que l'exposition externe, car nous portons la source de rayonnement à l'intérieur de notre corps et nous ne pouvons utiliser aucun des principes de radioprotection (temps, distance, blindage). L'absorption de matières radioactives peut se produire par diverses voies telles que l'ingestion de contamination radioactive dans les aliments ou les liquides, l'inhalation de gaz radioactifs ou à travers une peau intacte ou blessée. A cet endroit, il faut faire la distinction entre rayonnement et contamination. Contamination radioactive sont constitués de matières radioactives qui génèrent des rayonnements ionisants. C'est la source du rayonnement, pas le rayonnement lui-même. Chaque fois que des matières radioactives ne se trouvent pas dans un conteneur de source radioactive scellé et pourraient se répandre sur d'autres objets, une contamination radioactive est une possibilité. Par exemple, l' iode radioactif, l'iode-131, est un radio-isotope important de l'iode. L'iode radioactif joue un rôle majeur en tant qu'isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire, et il est un contributeur majeur aux risques pour la santé lorsqu'il est rejeté dans l'atmosphère lors d'un accident. L'iode-131 a une demi-vie de 8,02 jours. Le tissu cible de l'exposition à l'iode radioactif est la glande thyroïde. La dose externe bêta et gamma de l'iode radioactif présent dans l'air est assez négligeable par rapport à la dose engagée à la thyroïde qui résulterait de la respiration de cet air.

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Si la source de rayonnement est à l’intérieur de notre corps, nous disons qu’il s’agit d’une exposition interne. L’absorption de matières radioactives peut se produire par diverses voies telles que l’ingestion de contamination radioactive dans les aliments ou les liquides, l’inhalation de gaz radioactifs ou à travers une peau intacte ou blessée. La plupart des radionucléides vous donneront beaucoup plus de dose de rayonnement s’ils peuvent pénétrer dans votre corps d’une manière ou d’une autre, qu’ils ne le feraient s’ils restaient à l’extérieur. Pour les doses internes, il faut d’abord faire la distinction entre l’absorption et l’absorption. L’apport signifie ce qu’une personne absorbe. L’absorption signifie ce qu’une personne conserve.

Lorsqu’un composé radioactif pénètre dans l’organisme, son activité diminue avec le temps, en raison à la fois de la désintégration radioactive et de la clairance biologique. La diminution varie d’un composé radioactif à l’autre. A cet effet, la demi-vie biologique est définie en radioprotection.

La demi-vie biologique est le temps nécessaire pour que la quantité d’un élément particulier dans le corps diminue à la moitié de sa valeur initiale en raison de l’élimination par les processus biologiques seuls, lorsque le taux d’élimination est à peu près exponentiel. La demi-vie biologique dépend de la vitesse à laquelle le corps utilise normalement un composé particulier d’un élément. Les isotopes radioactifs qui ont été ingérés ou absorbés par d’autres voies seront progressivement éliminés du corps via les intestins, les reins, la respiration et la transpiration. Cela signifie qu’une substance radioactive peut être expulsée avant d’avoir eu la chance de se désintégrer.

En conséquence, la demi-vie biologique influence de manière significative la demi-vie efficace et la dose globale due à la contamination interne. Si un composé  radioactif à demi-vie radioactive (t_1/2) est éliminé de l’organisme avec une demi-vie biologique t_b, la demi-vie effective (t_e) est donnée par l’expression:

Comme on peut le voir, les mécanismes biologiques diminuent toujours la dose globale de contamination interne. De plus, si t_1/2 est grand par rapport à t_b, la demi-vie effective est approximativement la même que t_b.

Par exemple, le tritium a une demi-vie biologique d’environ 10 jours, tandis que la demi-vie radioactive est d’environ 12 ans. D’autre part, les radionucléides ayant des demi-vies radioactives très courtes ont également des demi-vies effectives très courtes. Ces radionucléides délivreront, à toutes fins pratiques, la dose totale de rayonnement dans les premiers jours ou semaines suivant l’incorporation.

Pour le tritium, la limite annuelle d’apport (ALI) est de 1 x 10⁹ Bq. Si vous absorbez 1 x 10⁹ Bq de tritium, vous recevrez une dose corps entier de 20 mSv. La dose efficace engagée, E(t), est donc de 20 mSv. Cela ne dépend pas du fait qu’une personne absorbe cette quantité d’activité en peu de temps ou pendant une longue période. Dans tous les cas, cette personne reçoit la même dose corps entier de 20 mSv.

La contamination radioactive consiste en des matières radioactives qui génèrent des rayonnements ionisants. C’est la source du rayonnement, pas le rayonnement lui-même. Chaque fois que des matières radioactives ne se trouvent pas dans un conteneur de source radioactive scellé et pourraient se répandre sur d’autres objets, une contamination radioactive est une possibilité. La contamination radioactive peut être caractérisée par les points suivants:

• La contamination radioactive consiste en des matières radioactives (contaminants) qui peuvent être solides, liquides ou gazeuses. Les gros contaminants peuvent même être visibles, mais vous ne pouvez pas voir les radiations produites.
• Lorsqu’ils sont libérés, les contaminants peuvent être propagés par l’air, l’eau ou simplement par contact mécanique.
• Nous ne pouvons pas protéger la contamination.
• Nous pouvons atténuer la contamination en protégeant l’intégrité des barrières (conteneur source, gaine de combustible, cuve du réacteur, bâtiment de confinement)
• Étant donné que les contaminants interagissent chimiquement, ils peuvent être contenus dans des objets tels que le corps humain.
• On peut se débarrasser de la contamination par de nombreux procédés mécaniques, chimiques (décontamination des surfaces), ou biologiques (demi-vie biologique).
• Il est de la plus haute importance de savoir quel matériau est le contaminant radioactif (demi-vie, mode de désintégration, énergie).

Le rayonnement ionisant est formé de particules de haute énergie (photons, électrons, etc.) qui peuvent pénétrer la matière et  ioniser  (pour former des ions en perdant des électrons) les atomes cibles pour former des ions. L’exposition aux rayonnements est la conséquence de la présence à proximité de la source de rayonnement. L’exposition aux rayonnements en tant que quantité est définie comme une mesure de l’ionisation de la matière due aux rayonnements ionisants. Le danger des rayonnements ionisants réside dans le fait que le rayonnement est invisible et non directement détectable par les sens humains. Les gens ne peuvent ni voir ni sentir le rayonnement, mais il dépose de l’énergie sur les molécules du corps. L’énergie est transférée en petites quantités pour chaque interaction entre le rayonnement et une molécule et il existe généralement de nombreuses interactions de ce type. Contrairement à la contamination radioactive, le rayonnement peut être caractérisé par les points suivants:

• Le rayonnement consiste en des particules à haute énergie qui peuvent pénétrer dans la matière et ioniser (pour former des ions en perdant des électrons) les atomes cibles. Le rayonnement est invisible et non directement détectable par les sens humains. Il faut noter que le rayonnement bêta est indirectement visible en raison du rayonnement cherenkov.
• Contrairement à la contamination, le rayonnement ne peut être propagé par aucun milieu. Il voyage à travers les matériaux jusqu’à ce qu’il perde son énergie. Nous pouvons nous protéger des radiations (par exemple en nous tenant au coin de la rue).
• L’exposition aux ionisants ne signifie pas nécessairement que l’objet devient radioactif (à l’exception des rayonnements neutroniques très rares).
• Le rayonnement peut pénétrer les barrières, mais une barrière suffisamment épaisse peut minimiser tous les effets.
• Contrairement aux contaminants, le rayonnement ne peut pas interagir chimiquement avec la matière et ne peut pas être lié à l’intérieur du corps.
• Il n’est pas important de savoir quel matériau est la source de certains rayonnements. Seul le type de rayonnement et l’énergie comptent.

La contamination aéroportée revêt une importance particulière dans  les centrales nucléaires, où elle doit être surveillée. Les contaminants peuvent être en suspension dans l’air, en particulier lors du retrait de la tête supérieure du réacteur, du rechargement du réacteur et lors des manipulations dans la piscine de combustible usé. L’air peut être contaminé par des isotopes radioactifs, en particulier sous forme de particules, ce qui présente un risque particulier d’inhalation. Cette contamination est constituée de divers produits de fission et d’activation qui pénètrent dans l’air sous forme gazeuse, vapeur ou particulaire. Il existe quatre types de contamination aéroportée dans les centrales nucléaires, à savoir:

• Particules. L’activité particulaire est un danger interne, car elle peut être inhalée. Les matières particulaires transportables introduites dans le système respiratoire pénètrent dans la circulation sanguine et sont transportées dans toutes les parties du corps. Les particules non transportables resteront dans les poumons avec une certaine demi-vie biologique. Par exemple, Sr-90, Ra-226 et Pu-239 sont des radionucléides connus sous le nom de radionucléides ostéotropes. Ces radionucléides ont de longues demi-vies biologiques et constituent de graves dangers internes. Une fois déposés dans l’os, ils y restent essentiellement inchangés en quantité tout au long de la vie de l’individu. L’action continue des particules alpha émises  peuvent causer des blessures importantes: pendant de nombreuses années, ils déposent toute leur énergie dans un volume infime de tissu, car la portée des particules alpha est très courte.
• Gaz nobles. Des gaz nobles radioactifs, tels que le xénon-133, le xénon-135 et le krypton-85 sont présents dans le caloporteur du réacteur, en particulier lorsque des fuites de combustible sont présentes. Lorsqu’ils apparaissent dans le liquide de refroidissement, ils deviennent aéroportés et peuvent être inhalés. Ils sont expirés juste après avoir été inhalés, car le corps ne réagit pas chimiquement avec eux. Si les travailleurs travaillent dans un nuage de gaz rares, la dose externe qu’ils recevront est environ 1000 fois supérieure à la dose interne. De ce fait, nous ne nous préoccupons que des débits de dose externe bêta et gamma.
• L’iode radioactif. L’iode radioactif, l’ iode-131, est un radio-isotope important de l’iode. L’iode radioactif joue un rôle majeur en tant qu’isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire, et il est un contributeur majeur aux risques pour la santé lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère lors d’un accident. L’iode-131 a une demi-vie de 8,02 jours. Le tissu cible de l’exposition à l’iode radioactif est la glande thyroïde. La dose externe bêta et gamma de l’iode radioactif présent dans l’air est assez négligeable par rapport à la dose engagée à la thyroïde qui résulterait de la respiration de cet air. La demi-vie biologique pour l’iode à l’intérieur du corps humain est d’environ 80 jours (selon la CIPR). L’iode contenu dans les aliments est absorbé par l’organisme et préférentiellement concentré dans la thyroïde où il est nécessaire au fonctionnement de cette glande. Lorsque  l’ ¹³¹I est présent à des niveaux élevés dans l’environnement à cause des retombées radioactives, il peut être absorbé par des aliments contaminés et s’accumulera également dans la thyroïde. ¹³¹I se désintègre avec une demi-vie de 8,02 jours avec des émissions de particules bêta et gamma. En se décomposant, il peut endommager la thyroïde. Le principal risque lié à l’exposition à des niveaux élevés d’ ¹³¹I est la survenue fortuite d’un cancer radiogénique de la thyroïde plus tard dans la vie. Pour ¹³¹I, la CIPR a calculé que si vous inhalez 1 x 10⁶ Bq, vous recevrez une dose thyroïdienne de H_T = 400 mSv (et une dose corps entier pondérée de 20 mSv).
• Tritium. Le tritium est un sous-produit des réacteurs nucléaires. La source la plus importante (due aux rejets d’eau tritiée) de tritium dans les centrales nucléaires provient de  l’acide borique, qui est couramment utilisé comme cale chimique pour compenser un excès de réactivité initiale. Notez que le tritium émet des particules bêta de faible énergie avec une courte portée dans les tissus corporels et, par conséquent, présente un risque pour la santé en raison d’une exposition interne uniquement après ingestion dans l’eau potable ou la nourriture, ou inhalation ou absorption par la peau. Le tritium introduit dans le corps est uniformément réparti entre tous les tissus mous. Selon la CIPR, une demi-vie biologique du tritium est de 10 jours pour le HTO et de 40 jours pour l’OBT (tritium organiquement lié) formé à partir du HTO dans le corps des adultes. Ainsi, pour un apport de 1 x 10⁹ Bq de tritium (HTO), un individu recevra une dose corps entier de 20 mSv (égale à l’apport de 1 x 10⁶ Bq de  ¹³¹I). Si pour les REP le tritium présente un risque mineur pour la santé, pour réacteurs à eau lourde, il contribue de manière significative à la dose collective des travailleurs de la centrale. À noter que « l’air saturé d’eau du modérateur à 35 °C peut donner 3 000 mSv/h de tritium à un travailleur non protégé (Voir aussi: JUBurnham. Radioprotection). La meilleure protection contre le tritium peut être obtenue à l’aide d’un respirateur à adduction d’air. Les respirateurs à cartouche au tritium ne protègent les travailleurs que par un facteur de 3. La seule façon de réduire l’absorption cutanée est de porter du plastique. Dans les centrales PHWR, les travailleurs doivent porter des plastiques pour travailler dans des atmosphères contenant plus de 500 μSv/h.

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Cohérence dans tous les risques

Il s'agit enfin des risques liés à l'exposition aux rayonnements ionisants et de la cohérence de tous les risques de la vie quotidienne. En général, le danger (également risque ou péril) est la possibilité que quelque chose de grave se produise. Une situation dans laquelle il y a un risque que quelque chose de grave se produise est dite dangereuse, risquée ou périlleuse. Oui, le terme rayonnement ionisant semble très dangereux, mais à quel point le rayonnement est-il dangereux exactement?

Les humains sont souvent incohérents dans notre traitement des risques perçus. Même si deux situations peuvent présenter des risques similaires, les gens trouveront une situation acceptable et une autre indûment dangereuse. Pour les risques radiologiques, les doses au public doivent être inférieures à 1 mSv/an. Même pour un cas très prudent d'hypothèse linéaire sans seuil, un millisievert représente une probabilité de 0,0055 % de certains effets néfastes sur la santé. Deux points:

• À notre avis, il s'agit d'un risque acceptable. Notez que les doses annuelles du rayonnement de fond naturel sont en moyenne d'environ 3,7 mSv/an (10 µSv = dose quotidienne moyenne reçue du fond naturel).
• De plus, le problème de ce modèle est qu'il néglige un certain nombre de processus biologiques de défense qui peuvent être cruciaux à faibles doses. Les recherches menées au cours des deux dernières décennies sont très intéressantes et montrent que de petites doses de rayonnement administrées à faible débit stimulent les mécanismes de défense.

Une dose annuelle de 1 mSv reçue provoque, de manière très prudente, environ 0,0055 % de risque d'effets néfastes sur la santé. En avril 2012, un an après l'accident de Fukushima, des efforts de nettoyage sont censés avoir lieu partout où la dose de rayonnement dépasse les réglementations gouvernementales. Des villes entières sont toujours interdites parce que la dose annuelle du sol devrait être supérieure à 50 mSv ou même 20 mSv, laissant de nombreuses personnes dans la région sans abri et sans emploi. Mais est-ce que quelqu'un a pris en compte les effets sur la santé de cette évacuation. Les conséquences des rayonnements de faible intensité sont souvent plus psychologiques que radiologiques. L'évacuation forcée d'un accident radiologique ou nucléaire peut entraîner l'isolement social, l'anxiété, la dépression, des problèmes médicaux psychosomatiques, un comportement imprudent, voire le suicide. Tel a été le résultat de la catastrophe nucléaire de Tchernobyl en 1986 en Ukraine. Une étude approfondie de 2005 a conclu que "l'impact de Tchernobyl sur la santé mentale est le plus grand problème de santé publique déclenché par l'accident à ce jour". Mais que se passe-t-il si le modèle de seuil est vrai, et des doses allant jusqu'à 100 mSv/an n'entraînent en fait aucun risque détectable pour la santé? Cela signifierait que les gens sont inutilement tenus à l'écart et empêchés de travailler dans leurs fermes pour des effets négligeables sur la santé. Rappelons que la dose annuelle dans certaines parties d'Araxa, au Brésil, est supérieure à 20 mSv alors que la dose moyenne examinée dans les études sur les travailleurs du nucléaire dans trois pays était de 30 à 40 mSv/an, et que ces études n'ont trouvé aucune augmentation significative des cancers solides ou leucémies à ces doses.

Un autre point de vue peut être obtenu lorsque l'on considère tous les risques de la vie quotidienne. Qu'en est-il des risques, qui découlent du transport . Près de 1,25 million de personnes meurent chaque année dans des accidents de la route, soit en moyenne 3 287 décès par jour. Les accidents de la route sont la première cause de décès chez les jeunes de 15 à 29 ans et la deuxième cause de décès dans le monde chez les jeunes de 5 à 14 ans. Sur une route, les gens ne se rendent pas compte de l'énergie cinétique d'une voiture. Alors pourquoi n'arrêtons-nous pas de conduire des voitures? Oui, le transport est aujourd'hui essentiel, mais les utilisations pacifiques des rayonnements le sont aussi. Et qu'en est-il de fumer des cigarettes ? Les cigarettes contiennent également du polonium-210, provenant des produits de désintégration du radon, qui collent aux feuilles de tabac. Le polonium-210 émet une particule alpha de 5,3 MeV, qui fournit l'essentiel de la dose équivalente. Un tabagisme important entraîne une dose de 160 mSv/an à des points localisés aux bifurcations des bronches segmentaires dans les poumons à cause de la désintégration du polonium-210. Cette dose n'est pas facilement comparable aux limites de radioprotection, car ces dernières portent sur des doses au corps entier, tandis que la dose due au tabagisme est délivrée à une très petite partie du corps.

Enfin, nous aimerions discuter d'un fait très intéressant. Il est généralement connu que l'utilisation croissante de l'énergie nucléaire et de la production d'électricité à l'aide de réacteurs nucléaires conduira à une dose de rayonnement faible mais croissante pour le grand public. Mais on ne le sait pas généralement, la production d'électricité à partir du charbon crée également des expositions supplémentaires et, ce qui est plus intéressant, alors que les niveaux d'exposition sont très faibles, le cycle du charbon contribue à plus de la moitié de la dose totale de rayonnement à la population mondiale provenant de la production d'électricité. Le cycle du combustible nucléaire y contribue pour moins d'un cinquième. La dose collective, qui sont définies comme la somme de toutes les doses efficaces individuelles à un groupe de personnes pendant la période ou pendant l'opération considérée en raison des rayonnements ionisants, est:

• 670-1400 homme Sv pour le cycle charbon, selon l'âge de la centrale,
• 130 homme Sv pour le cycle du combustible nucléaire,
• 5-160 homme Sv pour la géothermie,
• 55 homme Sv pour le gaz naturel
• 03 homme Sv pour le pétrole

Oui, ces résultats doivent être vus sous l'angle de la part de chaque technologie dans la production mondiale d'électricité. Étant donné que 40 % de l'énergie mondiale était produite par le cycle du charbon en 2010 et 13 % par le nucléaire, la dose collective normalisée sera à peu près la même:

• 7 – 1,4 homme Sv/GW.a (homme sievert par gigawatt an) pour le cycle du charbon
• 43 homme Sv/GW.a (homme sievert par gigawatt an) pour le cycle du combustible nucléaire

Référence spéciale : Sources et effets des rayonnements ionisants, UNSCEAR 2016 – Annexe B. New York, 2017. ISBN : 978-92-1-142316-7.

Voir aussi: Expositions aux radiations dues à la production d'électricité

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