Radioprotection et ingénierie nucléaire

Résumé

Les divers aspects de la radioprotection, centrés sur les questions d'ingénierie nucléaire. Traite des grandeurs, de la dosimétrie et de la surveillance. Aborde l'ingénierie de la radioprotection, les matériaux et les dispositifs de radioprotection. Détaille aussi la gestion du risque radiologique.

Contributeur(s)
- Métivier, Henri (1942-....). Directeur de publication/coordinateur/coordonnateur
Éditeur(s)
- EDP sciences
Date
- DL 2006
Notes
- Notes bibliogr.
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (505 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 25 cm
Collections
- Génie atomique
Sujet(s)
ISBN
- 2-86883-769-7
Indice
- 621.10 Énergie nucléaire, réacteurs et centrales nucléaires
Quatrième de couverture
- Radioprotection et ingénierie nucléaire
  Le développement de l'énergie nucléaire repose sur deux piliers essentiels : la sûreté nucléaire, qui concerne la machine, et la radioprotection, qui se préoccupe des hommes. Construit de manière fiable, un réacteur nucléaire se doit d'irradier le moins possible ses opérateurs et conduire à un impact très faible pour les populations avoisinantes. Tout cela est soumis à des règles strictes, élaborées au niveau international, et qui ne tolèrent aucun écart. Les ingénieurs qui ont à concevoir, construire et conduire ces machines doivent maîtriser les règles de protection : cet ouvrage leur est destiné.
  La radioprotection, si elle se fonde principalement sur des bases scientifiques, intègre également une dimension sociétale exigeante. Ces activités sont en effet sous le regard critique et permanent de nos concitoyens, qui exigent des acteurs de cette industrie une maîtrise totale de la radioprotection ; un ingénieur qui ne connaîtrait pas la genèse de la radioprotection, ses règles et son jargon ne serait pas considéré comme crédible auprès de ses collaborateurs ou du public : le Sievert doit lui être familier. L'intégration de cette science, depuis son origine, a permis au système de protection radiologique d'assimiler le principe de précaution, voire le créer, sans entraver outre mesure le développement de l'électronucléaire.
  Radioprotection et ingénierie nucléaire recouvre toutes les facettes de la radioprotection ; la genèse du système de protection radiologique, ses bases scientifiques, sa gestion au quotidien, mais aussi son ingénierie. Toutes doivent être connues par les futurs ingénieurs de l'électronucléaire ou de la propulsion nucléaire. Écrit par un collectif de spécialistes, cet ouvrage est également utile aux professionnels souhaitant actualiser leurs connaissances.
Tables des matières
- - Radioprotection et ingénierie nucléaire
  - Henri Métivier
  - EDP Sciences
  - Chapitre 1 : Les bases de la protection radiologique
  - Introduction21
  - 1.1. Radioactivité et exposition, quelques rappels22
  - 1.2. L'origine des règles de radioprotection, la CIPR23
  - 1.3. Effets des rayonnements ionisants23
  - 1.3.1. Altérations de l'ADN24
  - 1.3.2. Effets déterministes26
  - 1.3.3. Effets stochastiques28
  - 1.4. Notions de doses29
  - 1.4.1. La dose absorbée30
  - 1.4.2. La dose équivalente30
  - 1.4.3. La dose efficace31
  - 1.4.4. Le cas particulier de l'exposition interne, la notion d'engagement de dose32
  - 1.5. Bases du système de protection radiologique34
  - 1.5.1. Types d'activités34
  - 1.5.2. Les trois principes35
  - 1.5.3. Recommandations de la publication 6036
  - 1.6. Évolutions prévisibles des bases scientifiques et leurs répercussions potentielles sur le système de protection radiologique37
  - 1.6.1. Ce que la communauté scientifique sait38
  - 1.6.2. Mais restent des inconnues39
  - 1.6.3. Le choix de la CIPR pour la relation dose-effet40
  - 1.6.4. Un cas particulier qui mériterait plus ample réflexion, la gestion des déchets nucléaires à vie longue, la notion de radiotoxicité42
  - 1.6.5. Un cancer peut-il être attribué sûrement aux rayonnements ionisants ?43
  - 1.6.6. Cancer radio-induit et prédisposition génétique43
  - 1.6.7. Effets combinés des rayonnements et d'autres polluants44
  - 1.7. La réflexion en cours à la CIPR pouvant modifier le système de protection radiologique44
  - 1.7.1. Pourquoi modifier le système ?44
  - 1.7.2. Que propose-t-elle de nouveau ?45
  - 1.8. Conclusions47
  - Partie I Grandeurs, dosimétrie et surveillance
  - Chapitre 2 : Concepts de base
  - Introduction51
  - 2.1. Interaction des rayonnements avec la matière52
  - 2.1.1. Classification des rayonnements ionisants52
  - 2.1.2. Interaction des photons52
  - 2.1.3. Interaction des particules chargées avec la matière61
  - 2.1.4. Interactions des neutrons69
  - 2.2. Flux d'électrons secondaires dans un milieu irradié par un rayonnement électromagnétique73
  - 2.2.1. Notion d'équilibre électronique73
  - 2.2.2. Variation du flux électronique à la traversée de deux milieux différents74
  - Chapitre 3 : Grandeurs radiométriques et dosimétrie
  - Introduction77
  - 3.1. Grandeurs radiométriques77
  - 3.1.1. Quantités intégrales77
  - 3.1.2. Quantités globales en un point78
  - 3.2. Grandeurs dosimétriques79
  - 3.2.1. Rappel79
  - 3.2.2. Dose absorbée79
  - 3.2.3. Kerma (Kinetic Energy Released in Matter)80
  - 3.2.4. Débit de dose et débit de Kerma81
  - 3.2.5. Exposition (non reprise dans la CIPR 60)81
  - 3.2.6. Relation entre les différentes grandeurs dosimétriques et radiométriques82
  - 3.2.7. Notions d'équivalent de dose en un point et de dose équivalente pour un organe ou un tissu89
  - 3.3. Notions de microdosimétrie90
  - 3.3.1. Distribution microscopique de l'énergie communiquée90
  - 3.3.2. Grandeurs microdosimétriques91
  - 3.3.3. Microdosimétrie et radioprotection93
  - Chapitre 4 : Dosimétrie et surveillance pour l'exposition externe
  - Introduction99
  - 4.1. Grandeurs opérationnelles100
  - 4.1.1. Grandeurs opérationnelles de l'ICRU pour la surveillance de l'environnement et de l'individu100
  - 4.1.2. Passage de la mesure à la dose absorbée (dosimétrie absolue et relative), à l'équivalent de dose et à la dose efficace102
  - 4.1.3. Caractéristiques des instruments de radioprotection requises en dosimétrie104
  - 4.1.4. L'étalonnage : grandeurs de référence et procédures associées108
  - 4.2. Dosimétrie absolue108
  - 4.2.1. Calorimétrie109
  - 4.2.2. Dosimétrie chimique de Fricke110
  - 4.2.3. Chambre d'ionisation et théorème de Bragg-Gray110
  - 4.3. Dosimétrie relative112
  - 4.3.1. Film photographique113
  - 4.3.2. Détecteur solide de traces118
  - 4.3.3. Thermoluminescence et photoluminescence119
  - 4.3.4. Dosimètres électroniques128
  - 4.4. Dosimétrie des neutrons133
  - 4.4.1. Problématique133
  - 4.4.2. Surveillance de l'environnement et dosimétrie individuelle137
  - 4.4.3. Étalonnage des dosimètres, spectrométrie des neutrons140
  - Chapitre 5 : Dosimétrie et surveillance pour l'exposition interne
  - Introduction145
  - 5.1. Modèles de la CIPR146
  - 5.1.1. Modèles d'entrée146
  - 5.1.2. Modèles systémiques148
  - 5.2. Stratégie de surveillance152
  - 5.2.1. Moyens et objectifs d'un programme de surveillance152
  - 5.2.2. Choix d'un programme de surveillance152
  - 5.3. Mesures directes par anthroporadiamétrie155
  - 5.3.1. Principe155
  - 5.3.2. Anthroporadiamétrie haute énergie (> 200 keV)156
  - 5.3.3. Anthroporadiamétrie basse énergie (< 200 keV)158
  - 5.3.4. Mesure de l'iode dans la thyroïde159
  - 5.3.5. Orientations futures160
  - 5.3.6. Cas particulier de la mesure des plaies contaminées161
  - 5.4. Mesures « in vitro » : analyses des radioéléments dans les excrétas163
  - 5.4.1. Principe de détection des rayonnements163
  - 5.4.2. Analyse des émetteurs gamma163
  - 5.4.3. Analyse des émetteurs bêta164
  - 5.4.4. Analyse des émetteurs alpha165
  - 5.4.5. Conclusion170
  - 5.5. Calcul de la dose170
  - 5.5.1. Principe170
  - 5.5.2. Valeurs de référence et valeurs spécifiques171
  - 5.5.3. Procédure d'interprétation dosimétrique des mesures de surveillance172
  - Partie II Ingénierie de la radioprotection
  - Chapitre 6 : L'ingénierie de la radioprotection : généralités
  - Introduction179
  - 6.1. L'ingénierie de la radioprotection : objectifs180
  - 6.2. Types de particules et gamme d'énergie182
  - 6.3. Gamme de temps182
  - 6.4. Grandeurs physiques d'intérêt183
  - 6.5. Exemples de grands domaines d'études et classes de problèmes183
  - Chapitre 7 : Grandeurs physiques fondamentales et dérivées
  - Introduction189
  - 7.1. Flux de particules et grandeurs dérivées190
  - 7.1.1. Flux de particules190
  - 7.1.2. Relation entre flux et courant de particules192
  - 7.1.3. Réponse d'un détecteur194
  - 7.2. La concentration des radionucléides et grandeurs dérivées207
  - Chapitre 8 : Les sources de rayonnements
  - Introduction213
  - 8.1. Les sources primaires de rayonnements215
  - 8.1.1. Neutrons prompts de fission216
  - 8.1.2. Neutrons retardés216
  - 8.1.3. Gamma prompts de fission219
  - 8.1.4. Gamma, les alpha et les bêta des produits de fission et des noyaux lourds220
  - 8.2. Sources secondaires225
  - 8.2.1. Gamma de capture radiative des neutrons (n, gamma)225
  - 8.2.2. Gamma de diffusion inélastique (n, n')225
  - 8.2.3. Particules chargées protons et alpha produites par les réactions de type (n, p) et (n, alpha)225
  - 8.2.4. Particules alpha, bêta et gamma des produits d'activation225
  - 8.2.5. Neutrons de fissions spontanées et des réactions (alpha, n)230
  - 8.2.6. Neutrons produits par les réactions photonucléaires232
  - 8.3. Inventaire radiologique et déchets radioactifs233
  - 8.3.1. Classement des déchets radioactifs234
  - 8.3.2. Formation du tritium234
  - 8.3.3. Formation du carbone 14235
  - 8.4. Les sources de rayonnements dans un tokamak238
  - 8.5. Les sources de rayonnements dans un accélérateur et dans un dispositif à spallation239
  - Chapitre 9 : Méthodologie des études de protection
  - Introduction245
  - 9.1. Démarche générale246
  - 9.2. Examen du problème/choix des objectifs247
  - 9.3. Identification des sources de rayonnements248
  - 9.4. Recherche des contraintes250
  - 9.5. Recensement des matériaux possibles et disposition252
  - 9.5.1. Types de matériaux252
  - 9.5.2. Disposition des écrans253
  - 9.6. Mise en oeuvre des calculs254
  - 9.7. Choix de la solution257
  - 9.7.1. Cas de l'exploitation257
  - 9.7.2. Cas de la conception initiale258
  - 9.8. Vérification expérimentale et suivi258
  - 9.9. Notion d'incertitude et qualification259
  - 9.9.1. Construction d'une base de qualification259
  - 9.9.2. Justification de la qualification d'un calcul260
  - Chapitre 10 : Propagation des rayonnements : méthodes et codes de calcul
  - Introduction263
  - 10.1. Transport des particules chargées271
  - 10.2. Transport des particules neutres : neutrons et gamma274
  - 10.2.1. Forme intégro-différentielle de l'équation du transport275
  - 10.2.2. Forme intégrale de l'équation du transport276
  - 10.2.3. Notion de flux adjoint - Équation adjointe du transport278
  - 10.3. Calculs paramétriques, calculs de sensibilité et propagation d'incertitudes279
  - 10.4. La méthode d'atténuation en ligne droite280
  - 10.4.1. Principe de la méthode280
  - 10.4.2. Cas d'une source ponctuelle isotrope282
  - 10.4.3. Cas d'une source polycinétique spatialement distribuée282
  - 10.4.4. Détermination des facteurs d'accumulation284
  - 10.4.5. Codes de calculs291
  - 10.4.6. Techniques de calcul « manuelles »295
  - 10.4.7. Propagation des neutrons rapides301
  - 10.4.8. Intérêt et limites de la méthode d'atténuation en ligne droite302
  - 10.5. La méthode aux ordonnées discrètes (S_N)302
  - 10.5.1. Principe de la méthode302
  - 10.5.2. Principe de la résolution en géométrie sphérique303
  - 10.5.3. Intérêt et limites de la méthode S_N307
  - 10.6. La méthode de Monte Carlo309
  - 10.6.1. Principe de la méthode311
  - 10.6.2. Les lois de tirage des événements - Construction du processus statistique313
  - 10.6.3. Estimation d'une grandeur physique319
  - 10.6.4. Notion de facteur de qualité322
  - 10.6.5. Simulation non analogue ou biaisée322
  - 10.6.6. Intérêt et inconvénients de la méthode de Monte Carlo326
  - 10.7. La méthode de propagation par albédo329
  - 10.7.1. Principe de la méthode331
  - 10.7.2. Définitions de l'albédo332
  - 10.7.3. Méthodes de calcul de l'albédo334
  - 10.7.4. Intérêt de la méthode de propagation par albédo338
  - Chapitre 11 : Évolution isotopique : méthodes et codes de calcul
  - Introduction345
  - 11.1. Équations généralisées de Bateman345
  - 11.1.1. Évolution des produits de fission (PF) formés en réacteur346
  - 11.1.2. Évolution des noyaux lourds347
  - 11.1.3. Évolution des produits d'activation348
  - 11.2. Méthodes de résolution348
  - 11.2.1. Solution analytique pour une chaîne de filiation simple349
  - 11.2.2. Solution analytique des équations de Bateman généralisées350
  - 11.2.3. Résolution numérique des équations de Bateman généralisées350
  - 11.3. Codes de calcul351
  - 11.4. Calculs paramétriques, calculs de sensibilité et calcul d'incertitudes352
  - Partie III Matériaux et dispositifs de radioprotection
  - Chapitre 12 : Les matériaux de protection et leur utilisation
  - Introduction357
  - 12.1. Interactions et atténuation des neutrons et des gamma dans la matière357
  - 12.1.1. Gamma360
  - 12.1.2. Neutrons360
  - 12.2. Matériaux361
  - 12.2.1. Eau (water)362
  - 12.2.2. Fer (iron)366
  - 12.2.3. Plomb (lead)372
  - 12.2.4. Béton (concrete)374
  - 12.2.5. Uranium374
  - 12.2.6. Un matériau organique : le polyéthylène376
  - 12.2.7. Air (20°C, 1 bar)377
  - Chapitre 13 : Les dispositifs de protection contre la contamination interne
  - Introduction379
  - 13.1. La méthode d'analyse de sûreté379
  - 13.1.1. Premier niveau, la prévention379
  - 13.1.2. Second niveau, la surveillance379
  - 13.1.3. Troisième niveau, l'action de sécurité380
  - 13.2. Système de confinement380
  - 13.3. Zonage des installations pour le travail et l'intervention380
  - 13.3.1. Le premier système de confinement dans les usines381
  - 13.3.2. Le deuxième système de confinement dans les usines381
  - 13.3.3. Le dispositif de confinement dynamique382
  - 13.4. Captage de contamination386
  - 13.4.1. Principe de captation386
  - 13.4.2. Principaux systèmes de captation386
  - 13.5. Prévention individuelle389
  - 13.5.1. Appareils de protection des voies respiratoires389
  - 13.6. Système de surveillance395
  - 13.7. Mesurage des aérosols au poste de travail395
  - 13.7.1. Inhalation, pénétration et dépôt des aérosols396
  - 13.7.2. Échantillonnage des aérosols398
  - Partie IV Gestion du risque radiologique
  - Chapitre 14 : Réglementation, organisation
  - 14.1. Élaboration du système de gestion du risque radiologique - Concepts de base409
  - 14.1.1. Des standards de radioprotection établis au niveau international409
  - 14.1.2. Trois principes pour une gestion responsable du risque radiologique410
  - 14.2. La réglementation communautaire413
  - 14.2.1. Le traité Euratom413
  - 14.2.2. La directive 96/29/Euratom fixant les normes de base414
  - 14.3. La réglementation nationale419
  - 14.3.1. Ordonnance n°2001-270 du 28 mars 2001419
  - 14.3.2. Décret n° 2002-460 du 4 avril 2002420
  - 14.3.3. Décret n° 2003-296 du 31 mars 2003421
  - 14.3.4. Décret n° 2003-295 du 31 mars 2003422
  - 14.3.5. Nouvelle organisation des pouvoirs publics dans les domaines de la radioprotection et de la sûreté nucléaire (domaine civil)423
  - Chapitre 15 : Optimisation
  - 15.1. La démarche ALARA : anticiper, suivre et analyser425
  - 15.2. Nécessité de l'engagement de tous les acteurs426
  - 15.2.1. Une culture commune ALARA426
  - 15.2.2. Engagement des autorités426
  - 15.2.3. Engagement de la hiérarchie426
  - 15.2.4. Engagement du personnel427
  - 15.2.5. Intégration dans les relations contractuelles427
  - 15.3. Des moyens adaptés428
  - 15.3.1. Des structures de décision et d'analyse428
  - 15.3.2. Des outils spécifiques428
  - 15.3.3. Des procédures adaptées429
  - 15.4. La démarche ALARA : un exemple429
  - 15.4.1. Étapes de la démarche en phase de préparation429
  - 15.4.2. Un exemple d'application : contrôle d'une vanne431
  - 15.5. Valeur monétaire de l'homme-sievert439
  - 15.5.1. Le concept439
  - 15.5.2. Détermination des valeurs monétaires de référence de l'homme-sievert440
  - 15.5.3. Présentation analytique du modèle441
  - 15.5.4. Systèmes existants441
  - 15.6. Conclusion445
  - Annexe 1 - Les accidents radiologiques. Bilan de 50 ans d'accidents graves 447
  - Introduction447
  - A1.1. Accidents reconnus d'emblée448
  - A1.1.1. Gestion simple448
  - A1.1.2. Gestion délicate450
  - A1.1.3. Catastrophes451
  - A1.2. Accidents non reconnus d'emblée451
  - A1.2.1. Nombre réduit de victimes452
  - A1.2.2. Victimes en nombre important454
  - A1.2.3. Conséquences graves pour la population et l'environnement455
  - A1.3. Accidents gardés secrets457
  - A1.4. Conclusions458
  - A1.4.1. Diagnostic de l'accident458
  - A1.4.2. Diagnostic de la maladie459
  - A1.4.3. Gestion de l'accident459
  - A1.4.4. Gestion médicale de l'accidenté459
  - Annexe 2 - Introduction aux études d'incidence des rejets radioactifs 465
  - Introduction465
  - A2.1. Les radionucléides et les voies de transfert465
  - A2.2. Aperçu concernant la dispersion466
  - A2.2.1. Dispersion dans l'atmosphère466
  - A2.2.2. Dispersion dans les rivières468
  - A2.3. Migration dans les sols468
  - A2.3.1. Notions générales468
  - A2.3.2. Modèles de type unicouche469
  - A2.3.3. Modèles faisant appel aux équations de diffusion/dispersion470
  - A2.4. Transferts aux plantes et aux animaux471
  - A2.4.1. Transferts aux plantes471
  - A2.4.2. Transferts aux produits d'origine animale472
  - A2.4.3. Les formulations globales474
  - A2.4.4. Transferts du tritium et du carbone 14475
  - A2.5. Le milieu aquatique475
  - A2.5.1. Généralités475
  - A2.5.2. Modèles simples475
  - A2.6. Influence de la transformation des produits476
  - A2.7. Calculs de doses476
  - A2.7.1. Doses par immersion dans un nuage et par inhalation477
  - A2.7.2. Doses par exposition aux dépôts477
  - A2.7.3. Doses par ingestion477
  - A2.8. Conclusion478
  - Annexe 3 - Données complémentaires sur les sources de rayonnements 481
  - Annexe 4 - Fonctions exponentielles intégrales 491
  - Annexe 5 - Rappels élémentaires de probabilités et statistique 495
  - A5.1. Processus aléatoires et mesure495
  - A5.1.1. Processus aléatoires496
  - A5.1.2. Événements et famille d'événements496
  - A5.2. Fonction de répartition, densité de probabilité497
  - A5.3. Propriétés498
  - A5.3.1. Espérance mathématique et variance498
  - A5.3.2. Convergence stochastique499
  - A5.3.3. Écart-type500
  - A5.3.4. Estimation de la grandeur physique aléatoire500
  - A5.4. Échantillonnage d'une densité de probabilité500
  - A5.5. Générateurs de nombres aléatoires502
Origine de la notice:
- FR-751131015 ;
- Electre