risque radiologique et nucléaire : notions de base et vue d’ensemble
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Risque radiologique et nucléaire : notions de base
et vue d’ensemble
D. CHAMPION – Directeur de l’environnement et de l’intervention
12 janvier 2005
12 janvier 2006
PLAN
Notions de base sur la radioactivité et les effets des rayonnements ionisants
Les sources naturelles et artificielles de radioactivité et de rayonnements ionisants
Le risque nucléaire accidentel et l’approche de sûreté
L’exposition des personnes aux sources de rayonnements ionisants
Organisation du contrôle et de l’expertise du risque radiologique et nucléaire en France
12 janvier 2006
La radioactivité
Transformation spontané du noyau d’un isotope instable, appelé radionucléide, vers un état plus stable, avec émission d’énergie sous forme de rayonnements ionisants
Rayonnement alpha
Emission : noyau d’hélium constitué de
2 protons et de 2 neutrons
Rayonnement bêta
Emission : particule de faible masse de
charge négative (électron) ou positive
(positon)
Rayonnement gamma
Emission : rayonnement
électromagnétique (photon) de forte
énergie (très faible longueur d’onde)Les rayonnements ionisants sont très énergétiques ( keV –
MeV) et ont la propriété d’ioniser (perte d’électron) les atomes de la matière qu’ils traversent
12 janvier 2006
Activité et décroissance radioactive
Activité d’une substance radioactive : nombre de désintégrations de radionucléides par unité de temps
Unité : le becquerel (Bq) – 1 Bq = 1 désintégration par seconde
Unités dérivées : activité rapportée à la masse (Bq/kg), au volume (Bq/m3 ou Bq/l), à la surface (Bq/m2)
Décroissance radioactive : diminution de l’activité d’une substance radioactive au fil du temps, du fait de l’appauvrissement en radionucléides
T
t
eAtA
)2ln(
0)(
La période radioactive (T) est le temps nécessaire pour que l’activité initiale (A0) d’une substance radioactive soit réduite de moitié
T est une grandeur caractéristique de
chaque radionucléide
12 janvier 2006
Les filiations radioactives
Filiation radioactive : succession de transformations d’un isotope père en un isotope fils radioactif, jusqu’à obtention d’un noyau stable
Famille de l’uranium 238
12 janvier 2006
La fission nucléaire
Fission nucléaire : division d’un noyau d’atome lourd en deux ou plusieurs noyaux plus légers, sous l’effet d’un flux de neutrons, avec émission d’énergie et de plusieurs neutrons
Elément fissile : isotope d’un atome lourd ayant la propriété de générer une fission nucléaire sous l’effet de neutrons
Uranium 235 (235U) – naturel
Plutonium 239 (239Pu) – artificiel
Propriété de la fission nucléaire : possibilité de faire des réactions en chaîne
•Réacteur naturel d’Oklo (Gabon)
•Bombes nucléaires (Hiroshima (U) et Nagasaki (Pu))
•Réacteurs nucléaires (électrogènes, recherche)
12 janvier 2006
Interaction des rayonnements ionisants avec la matière
Pouvoir de pénétration des rayonnements ionisants dans la matière :
Rayonnement : très faiblement pénétrant
Rayonnement : faiblement pénétrant
Rayonnement : fortement pénétrant
Neutrons : fortement pénétrant (selon énergie)
Transfert d’énergie dans la matière : notion de dose absorbée
Transfert d’énergie : dépôt de l’énergie du rayonnement dans la matière traversée
Dose absorbée : énergie déposée par unité de masse
Unité : le gray (Gy) – 1 Gy équivaut à 1 joule par kilogramme
Débit de dose : dose absorbée par unité de temps (Gy/s)
12 janvier 2006
Effets biologiques des rayonnements ionisants
Altération des tissus irradiés : le dépôt d’énergie d’un rayonnement ionisant dans des tissus vivants est susceptible d’altérer les composants moléculaires (radicaux libres, ruptures d’ADN) des cellules, provoquant des effets biologiques :
A forte dose et débit de dose : effets déterministes (dommages cellulaires et tissulaires apparaissant à partir d’un seuil de dose et dont la gravité dépend de la dose)
A faible dose : effets stochastiques (facteur de risque d’apparition d’un cancer, dont la gravité ne dépend pas de la dose)Les principaux facteurs influençant les effets biologiques :
La dose absorbée (en Gy) et sa distribution dans le corps
Les caractéristiques du rayonnement ionisant (///n ; énergie transportée)
La sensibilité relative des différents tissus irradiés
Indicateur du risque d’effet stochastique :
Dose efficace : dose absorbée par une personne, pondérée en fonction de la qualité du rayonnement et du type de tissus irradiés
Unité : le sievert (Sv) – Débit de dose efficace : Sv/s
12 janvier 2006
Les sources de radioactivité et de rayonnements ionisants
Sources d’origine naturelle
Production d’énergie nucléaire : le cycle du combustible nucléaire
Utilisation diffuse de sources radioactives (industrie/médecine/recherche)Transport des matières radioactives : environ 300 000 colis transportés annuellement sur le territoire (pour 2/3 : usage médical, pharmaceutique et industriel)
Retombées atmosphériques globales de radionucléides
Sites contaminés par des activités anciennes – Cas particulier de l’industrie du radium
Activités non nucléaires tendant à renforcer la radioactivité naturelle : thermalisme, extraction de matières premières, cendres de combustion…
Activités nucléaires intéressant la Défense : armement nucléaire, propulsion nucléaire (sous-marins, porte-avions)…
12 janvier 2006
Le risque nucléaire accidentelle
Principaux types de situations accidentellesLes accidents de réactivité impliquant des matières fissiles (ou accidents de criticité) :
Une soixantaine d’accidents connus depuis 1945 : aux USA et en ex. URSS – 1 accident en Europe (Grande-Bretagne)
Cas des réacteurs nucléaires (électrogène ou de recherche) : perte de contrôle de la réaction en chaîne d’un réacteur – Exemple : Tchernobyl 1986
Cas des usines du cycle du combustible : mauvaise gestion des matières fissiles (quantités présentes en un lieu et géométrie) – Exemple : accident de Tokaï Mura 1999
Les accidents de perte de refroidissement du réacteur : endommagement du combustible puis fusion du cœur – exemple : Three Misles Island 1979
12 janvier 2006
Le risque nucléaire accidentel (2)
Les accidents de perte de confinement des matières radioactives :
Incendie dans une installation nucléaire (ex. : Tokaï Mura 1997)
Incinération d’une source radioactive (ex. : Algésiras 1997)
Perte ou abandon , détérioration d’une source scellée de forte activité (ex. : Goiania 1987)
Usine de Tokaï Mura - Japon Démolition de maisons contaminées
à Goiania - Brésil Symptômes d’irradiation aiguë
après contact d’une source de forte
activité - Goiania - Brésil
12 janvier 2006
Prévenir et limiter les conséquences d’un accident : la sûreté nucléaire
Limitation des conséquences radiologiques pour les populations en cas de rejets
importants
Plans d’intervention d’urgence à l’extérieur du site
Limitation des dégradations de l’installation et des conséquences en
cas d’accident grave
Procédures de conduite accidentelle complémentaires & Plan d’urgence
interne
Détection et maîtrise des défaillances dans
l’installation
Systèmes de sauvegarde et procédures de conduite
accidentelle
Maintien dans le domaine normal de
fonctionnement
Régulation & contrôles
périodiques
Prévention des
défaillances Conception
robuste Qualité de constructio
n
Le concept de défense en profondeur
12 janvier 2006
Les voies d’exposition des personnes aux rayonnements ionisants
Source ponctuelle
Source diffuse
Irradiation externe
Contamination externe
12 janvier 2006
Les voies d’exposition des personnes aux rayonnements ionisants
Contamination interne
Air ambiant contaminé
Contamination par inhalation
Contamination par ingestion
Aliments contaminés
12 janvier 2006
Les circonstances de l’exposition
Sur les lieux de travail où se trouvent les sources de rayonnement :
En France, environ 250 000 travailleurs potentiellement exposés, dont près de 70 000 dans l’industrie nucléaire
Surveillance dosimétrique spécifique des travailleurs et suivi médical périodique
Mesures de protection sur les lieux de travail (optimisation et limitation des doses)
Dans le cadre d’une exposition à des fins médicales :
Diagnostic (radiologie, traçage radioactif pour exploration fonctionnelle, scintigraphie)
Thérapie (radiothérapie, curiethérapie, etc.)
12 janvier 2006
Les circonstances de l’exposition (2)
Dans l’environnement des activités nucléaires (population générale) :
Évaluation des doses fondée sur la connaissance des caractéristiques de la source d’émission et la modélisation des différentes voies de transfert jusqu’à l’homme. Mesures directes sur l’homme rarement
pertinentes, sauf en situation post-accidentelles
REJETSLIQUIDES
REJETSGAZEUX Chaîne
alimentaire
RetombéesPluies, irrigation
INGESTION
INHALATION
IRRADIATION EXTERNEPAR LE PANACHE
IRRADIATION EXTERNEPAR LE DEPOT
REJETSLIQUIDES
REJETSGAZEUX Chaîne
alimentaire
RetombéesPluies, irrigation
INGESTION
INHALATION
IRRADIATION EXTERNEPAR LE PANACHE
IRRADIATION EXTERNEPAR LE DEPOT
12 janvier 2006
Contribution relative moyenne des différentes sources
0,5
0,3
0,2
0,8
0,03
1,4
Radon
Rayonnements telluriques
Rayonnements cosmiques
Eaux et aliments
Médical
Autres (rejets installations, retombées des essais…)
Exposition aux rayonnements ionisants de la population en France
- Doses annuelles (mSv/an) -
Total = 3,3 mSv/an
12 janvier 2006
Organisation du contrôle et de l’expertise autour des activités nucléaires
Exploitant d’une activité nucléaire[Concepteurs / Constructeurs]
Autorités de sûreté
DSND
Expertise et recherche
Demandes d’autorisation et dossiers de sûreté
Demande d’évaluation
Echanges techniques
Avis
Autorisation/réglementation/contrôleFIN
12 janvier 2006
Les sources de radioactivité et de rayonnements ionisants
Rayonnement cosmique
Sources d’origine naturelle
Rayonnement tellurique
Radon
Chaîne alimentaire
12 janvier 2006
Carte du rayonnement naturel ambiant
Moyenne du débit de dose mesuré par le réseau TELERAY
12 janvier 2006
Carte des concentrations du radon dans l’habitat
Activité volumique du radon dans l’habitatMoyennes arithmétiques départementales en Bq.m-3
0 – 5051 – 100101 – 150> 150
12 janvier 2006
Le cycle du combustible nucléaire
COMURHEX
EURODIFCentrale nucléaire
EDFConcentré d’oxyde d’uranium
Autunite
Site minier
12 janvier 2006
Carte d’implantation des installations nucléaires de base
FLAMANV ILLE
PENLY
GRAVELINES
CHOOZPALUEL
NOGENT
CHINON
St- LAURENTDAMPIERRRE
FESSENHEIM
CIVAUX
LE BLAYAIS
BUGEY
CATTENOM
BELLEVILLE
TRICASTIN
CRUAS
GOLFECH
St- ALBAN
(EN ROUGE)
EN EXPLOITATION
REACTEURSREP
900 Mwe 1300 Mwe 1400 Mwe
LA HAGUE
PIERRELATTE
ROMANS
MARCOULE
CADARACHE
VALDUC
SACLAYFONTENAY
GRENOBLE
AUBE
LABO/USINES
12 janvier 2006
Utilisation diffuse des sources radioactives
MBq TBqGBq
RADIONUCLÉIDES
UTILISATIONS
ACTIVITÉ
25% 20% 10%45%
30 000 sources scellées utilisées en France
12 janvier 2006
Utilisation de radionucléides sous forme de sources non scellées
Suivi de l’activité de l’iode 131 dans le réseau d’assainissement de Toulouse
12 janvier 2006
Les retombées atmosphériques globales de 1959 à nos jours
1er Tir Français au Sahara
1er Tir Français au Sahara
Tirs ChinoisTirs Chinois
TchernobylTchernobyl
AlgesirasAlgesiras
Tirs Russes et Américains
Tirs Russes et Américains
Activité volumique du césium 137 particulaire dans l’air, mesurée par le réseau d’observation OPERA
Ces aérosols radioactifs sont retombés au sol, soit par voie sèche, soit par voie humide, laissant un marquage des sols plus ou moins persistant
Tir atmosphérique – Nevada - USA
12 janvier 2006
Les usages anciens du radium
Découverte et extraction du radium 226
1898 – Découverte du radium Pechblende
Extraction du radium
Usages médicaux
Usages cosmétiques
Cadrans lumineux Cigarettes
Paratonnerres
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