Analyse Expertise Radioprotection
Dosimétrie
Recherche & Développement
Formation PCR
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien de Strasbourg
Mesures Radioactivité
(α, β, γ) Contrôle en
Radioprotection
Dosimétrie règlementaire
Equipe : A. Nourreddine (PR), D. Husson (MCF, HDR), N. Arbor (MCF), Z.El Bitar (CR), S. Higueret (IR), , E. Whilhem (IR), A Sellam (IE), A. Bensaida (AI), F. Chefson (AI), E. Schaeffer (AI), N. Spanier (AI), E. Medernach (IR), Lena Mouawad (Doc 3A), T. Deschler (Doc 2A), Halima El Azhar (Doc 2 A), Pierre Gillet (Doc 2A), Rodolphe Combe (Doc 2A), Clément Lynde (Doc 1A)
Journée Master - 7 octobre 2016
Grandeurs physiques
• Fluence Φ• Dose absorbée D (Gy)
Non mesurables
Grandeurs opérationnelles
• Equivalent de dose ambiant H*(d) • Equivalent de dose directionnel H’(d,Ω) • Equivalent de dose individuel Hp(d)
Grandeurs de protection
• Dose équivalente HT (Sv) • Dose efficace E (Sv)
Sources
• Grandeurs mesurées • Réponses instrumentales
Appareils de radioprotection
Mesurables et utilisables pour contrôle et estimation des doses
Comparaison mesures/calculs
Etalonnages
Rayonnements Ionisants
Journée Master - 7 octobre 2016
Projets R & D Applications Médicales:
1. Dosimétrie des neutrons secondaires en radio/hadron thérapie
• Développement de détecteurs temps réel (technologie CMOS) • Système de lecture détecteurs solides de traces nucléaires
2. Dosimétrie des rayons X
• Radioprotection en radiologie interventionnelle (thèse CIFRE) • Dosimétrie en scanner X (thèse CIFRE)
3. Micro-dosimétrie
• Calcul de dose à l’échelle cellulaire (Simulations MC Geant4)
Applications Environnementales: Mesures des faibles radioactivités
• Spectrométrie gamma (faible activité) au laboratoire et in situ • Problématique démantèlement : accélérateurs médicaux, INB
Journée Master - 7 octobre 2016
Projets R & D
Contrats de collaborations : ü ALARA (radioprotection médicale), Technol-Japon (Dosimétrie passive)
ü IRSN (métrologie neutron), CEA/DAM (γ in situ)
ü AIEA (activation des aliments après stérilisation par rayons X de forte énergie)
ü AERIAL (étalonnage des irradiateurs industriels de basse énergie)
ü ANDRA (caractérisation déchets accélérateurs médicaux)
ü EDF (expertises radiologiques autour des ICPE)
ü EURADOS (radioprotection et dosimétrie médicale)
Journée Master - 7 octobre 2016
Proposition stage + thèse (2016-2017)
Problématique : • Physique nucléaire expérimentale
• Dosimétrie des rayonnements ionisants
• Caractérisation de dosimètres Alanine
• R&D nouveau type de dosimètre
Contact : Pr. Abdel-Mjid NOUREEDDINE [email protected]
Nicolas ARBOR [email protected] Ziad EL BITAR [email protected]
Outils et Compétences : • Mesures expérimentales (Générateur de rayons X, dosimètre Alanine).
• Simulation Monte Carlo Geant4.
Journée Master - 7 octobre 2016
Problématiques : Energie somme
Auto atténuation
Diffusion Compton
⇒ Simulations/Expériences
R & D : spectrométrie gamma
133Ba
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
1.104
Cou
ps
Energie (MeV)
1.103
1.102
1.101
1.100
1.10-1
1.10-2
Expérience MCNP
Ge
Collimateur Source Conteneur
Collimateur
Photon Incident Photon
Diffusé
Électron Compton
Photoélectron
Journée Master - 7 octobre 2016
ü complexité schéma des niveaux ü coïncidences γγ, γX, XX ü angle solide et dimensions Ge
R & D : spectrométrie gamma Problématiques énergie somme (Thèse S. Dziri, mai 2013)
Pic-Σ ⇒ γ21+ γ10 ou γ21+ Cγ10 ou γ10+ Cγ21
0,30 ps
0,713 ps
60Co
60Ni
γ10
γ21 1173 keV
1332 keV
β- γ21 γ10
γ21+ γ10
244 radioéléments corrigés
Journée Master - 7 octobre 2016
Proposition stage + thèse (2016-2017)
FS ~ 5 137Cs (661 keV)
§ Sans suppression § Avec suppression
Sujet : Etude et caractérisation d’un nouveau système de spectrométrie gamma à bas
bruit de fond : Applications aux mesures environnementales
Système an+-‐Compton
Journée Master - 7 octobre 2016
Amélioration de la sensibilité de détection: Gamme II ( mBq/kg)
Caractérisation d’un nouveau système de detection [GeHP+ anti-Compton (NaI) + véto anti-cosmic (scintillateur)]
Véto anti-cosmic
Ge
NaI
Scintillateur plastique
Proposition stage + thèse (2016-2017)
But :
Journée Master - 7 octobre 2016
Journée Master - 7 octobre 2016
Proposition stage + thèse (2016-2017) Jalons :
ü Familiarisation avec la spectrométrie gamma
ü Méthodes simulation MC (MCNP, GEANT)
ü Etude de la fonction de réponse du système
• Modélisation géométrie de détection
• Etude de l’apport anti-Compton et ou véto anti-cosmique
• Comparaison expérience/simulation
ü Evaluation limites et seuils de détection (approche bayésienne )
ü Validation de la méthode et tests d’inter-comparaison
ü Rédaction de mode opératoire (ISO 17025)
ü Applications :
• Mesures environnementales
• Démantèlement
Contact : N. ARBOR [email protected] A. NOURREDDINE [email protected]
But : Caractérisation de dosimètre à base d’Alanine pour les X < 100 keV
Contexte: Contrôle de dose lors de la stérilisation d’outils médicaux et des aliments
Dosimétrie (X < 100 keV)
Pastilles Alanine Irradiation X
Création de radicaux libres
Quantification de radicaux libres par résonance
paramagnétique électronique et corrélation avec la dose
déposée • Collaboration avec Aerial (Possibilité de thèse Cifre dans la suite) • Simulation Monte Carlo (Geant4). • Mesures expérimentales (Rayons-X). • Résonance paramagnétique électronique et analyse de spectres à corrélation
entre le nombre de radicaux libres et la dose déposée.
Journée Master - 7 octobre 2016
Microdosimétrie à l’échelle moléculaire But : Intégration de sections efficaces moléculaires dans Geant4
(En Collaboration avec le groupe de RadioChimie)
From 2 to 12 µm
1 to 30 films
Ion beam
LR115 – PET – PC - PADC air and/or vacuum
FTIR spectroscopy (only bond breaking)
Yamauchi et al., Jpn. J. Appl. Phys. 51 (2012) 056301 Mori et al., Rad. Meas. 46 (2011) 1147 Yamauchi et al., Rad. Meas. 43 (2008) S106 Barillon Rad. Meas. 40 (2005) 214 Barillon and Yamauchi NIMB 208 (2003) 336
Journée Master - 7 octobre 2016
Ions Irradiated materials
Initial energy (MeV)
LET (KeV.µm-1)
Fluence range (ions.cm-2)
H H He Li B C C C O F Ne Ne Ne Ar Fe Kr I Xe Xe
PADC LR115 PC, PADC LR115 LR115 LR115 PC, PADC PET, PADC LR115 LR115 PET PC PADC PET, PC P C , PA D C , PET PC, PADC LR115 PET PC, PADC
5,7 3,2 20 48 71 112 25 58
150 135 60 47 24
104 157 255 200 290 208
9 14 41 72
206 220 650 370 380 590
1260 1280 1800 3120 5100 7300 11000 12100 12000
6.1012 – 3. 1013 1013 – 3. 1013
2.1012 – 1. 1013 8. 1011 – 7. 1012 1011 – 8. 1012
5. 1010 – 4. 1012 1.5 1012 – 4. 1012 9.1011 – 3. 1012 3.1010 – 5. 1011 5.1010 – 5. 1011
9.7 1011 – 3.7 1012 6.6 1011 – 1.2 1012 3.5 1011 – 6. 1011
1.3 1011 – 5.3 1011 8.1010 – 1.5 1011 5.1010 – 1. 1011
109 – 1011 5.4 1010 – 9.6 1010
1. 1010 – 5. 1010
Irradiations (Strasbourg - GANIL- Kobe, HIMAC)
Journée Master - 7 octobre 2016
Simulation in PADC CH 2 -CH 2 -O-C-O-CH 2 -CH-CH 2 ]
CH 2 -CH 2 -O-C-O-CH 2 -CH-CH 2
]
O
O
O n
= =
1E-15
1E-14
1E-13
1E-12
1E-11 1 10 100 1 000 10 000 100 000
σ (c
m2 )
LET (KeV.µm-1)
H
Kr
Fe
Ar
Ne C C
He
Xe
Ion
3 µm
σ(E )= 2π 1− e
D(r )D0
. r. dr
0
rmax∫Do=5. 106 Gy et m =1 Simulation
Experimental
Journée Master - 7 octobre 2016