Annexe 2

(art. 7, al. 2, et 9, al. 3 et 4)

Bases de calcul

1 Données concernant l’exploitation

1.1 Energies du rayonnement et débits de dose déterminants

Pour le calcul des blindages de protection contre le rayonnement photonique, on utilisera, parmi les énergies limites prévues par le fabricant, les énergies pour lesquelles la couche d’atténuation au dixième est la plus élevée (voir ch. 4.1) pour le matériau de protection envisagé. Pour les blindages assurant la protection contre le rayonnement électronique, on utilisera la valeur la plus élevée de l’énergie des électrons.

Indépendamment des énergies du rayonnement prises en considération, on utilisera les valeurs maximales, données par le fabricant à la distance de référencea 0(= 1 m) du point de divergence du faisceau primaire, des débits de dose dans l’eau dans le faisceau primaire de rayonnement photonique (Ḋ r), dans le faisceau primaire d’électrons (Ḋ e), de même que le débit de rayonnement transmis hors du faisceau primaire (Ḋ d).

1.2 Dose de base W (charge d’exploitation)

La dose de baseW est égale au produit du nombre de séances hebdomadaires d’irradiation et des valeurs moyennes correspondantes de la dose absorbée dans l’eau à la distance de référencea 0(= 1 m) du point de divergence du faisceau primaire.

La valeur minimale de la dose de base pour le calcul des protections vaut:W = 10⁶mGy par semaine, sans la prise en compte du travail par équipes.

1.3 Facteur d’occupation T

Le facteur d’occupationT est une mesure du temps de séjour maximal attendu à l’endroit à protéger durant l’irradiation. Les valeurs suivantes sont applicables: T = 0,2 pour les endroits situés hors du secteur surveillé qui ne sont pas occupés en permanence et où aucun poste de travail n’est installé; il s’agit par exemple des salles d’attente, des cabines de déshabillage, des locaux d’archives, des entrepôts, des caves, des toilettes, des corridors, des escaliers, des cages d’ascenseur, des trottoirs, des rues, des espaces verts et des jardins; la valeur directrice applicable au débit de dose ambiante est toujours de 0,02 mSv par semaine; T = 1 pour tous les autres endroits où peuvent séjourner des personnes; T = 0 pour tous les endroits où personne ne peut séjourner.

1.4 Facteur de direction U

Le facteur de directionU tient compte de la fréquence relative maximale, à laquelle le rayonnement est dirigé vers l’endroit à protéger pour l’exploitation prévue. Sont déterminantes les conditions individuelles pour le local d’irradiation en question selon l’exploitation et les techniques d’irradiation. Les valeurs suivantes sont applicables: U = 1 pour le calcul de la protection contre le rayonnement transmis, le rayonnement photonique secondaire et tertiaire, ainsi que le rayonnement neutronique, indépendamment de la direction du faisceau primaire; U ≥ 0,5 – pour le calcul de la protection contre le rayonnement primaire dirigé contre le sol, – pour le calcul de la protection contre le rayonnement primaire dirigé contre les parois; U ≥ 0,25 pour le calcul de la protection contre le rayonnement primaire dirigé contre le plafond; U = 0 pour le calcul de la protection contre le rayonnement primaire lorsque le faisceau primaire maximal, y compris un bord correspondant à un angle de 5° par rapport au point de divergence, ne peut pas être dirigé vers l’endroit à protéger.

1.5 Combinaison des facteurs U et T

Le produitU ∙T (voir ch. 3, formule 1) ne doit pas être inférieur à 0,1. Afin de limiter le risque d’irradiations, l’augmentation du débit de dose ambiant, provenant de la combinaison de directions rares du faisceau et du séjour aux endroits à l’extérieur du secteur surveillé pour lesquels on n’envisage pas une présence durable, ne doit pas être supérieure à un facteur 10.

2 Composantes du rayonnement

2.1 Contributions déterminantes du rayonnement

Aucun blindage particulier n’est requis contre le rayonnement électronique primaire. Dans le cas où l’énergie limite du rayonnement X et celle de tous les faisceaux d’électrons est inférieure à 10 MeV, il n’est pas nécessaire de tenir compte, dans le calcul des blindages, du rayonnement neutronique direct et diffusé, ni du rayonnement secondaire produit lors de réactions photonucléaires.

On tiendra compte des contributions du rayonnement citées ci-dessous, dans la mesure où elles sont déterminantes pour la protection à l’intérieur et à l’extérieur du secteur d’exploitation:

1. faisceau primaire lors de l’exploitation en rayonnement photonique;
2. faisceau primaire lors de l’exploitation en électrons, rayonnement de freinage;
3. rayonnement transmis;
4. rayonnement photonique secondaire (rayonnement diffusé, y comprisskyshine );
5. rayonnement tertiaire (rayonnement photonique diffusé deux fois et rayonnement transmis diffusé);
6. rayonnement neutronique direct (rayonnement neutronique émis par l’accélérateur);
7. rayonnement neutronique diffusé (aux endroits exposés au rayonnement neutronique direct);
8. rayonnement neutronique dû aux réactions photonucléaires (rayonnement neutronique produit par le rayonnement photonique dans les blindages par le biais de réactions photonucléaires; cette composante n’est à prendre en considération que si l’on utilise des matériaux de blindage composés totalement ou en partie d’éléments ayant des numéros atomiques élevés, en particulier de plomb);
9. rayonnement émis par les substances radioactives produites lors des réactions photonucléaires;
10. rayonnement γ produit par capture neutronique.

2.2 Faisceau primaire avec bord

La protection contre le rayonnement primaire doit comprendre un bord correspondant à un angle d’au moins 5° tout autour du faisceau primaire de section maximale.

2.3 Rayonnement avec une incidence oblique

Dans le cas où le rayonnement primaire ou le rayonnement transmis n’ont pas une incidence normale sur le blindage, on peut tenir compte pour le calcul de celui-ci de l’allongement du parcours dans la direction du faisceau, dans la mesure où le rayonnement secondaire produit dans le blindage (en particulier le rayonnement diffusé) est suffisamment atténué. Ce parcours, plus long que celui obtenu en incidence normale, peut être utilisé comme épaisseurs pour le calcul du blindage selon le ch. 3.

2.4 Rayonnement incident sur la porte du local d’irradiation

Pour les locaux d’irradiation dont la disposition est habituelle et qui comprennent une chicane d’entrée, le rayonnement neutronique incident sur la porte peut être calculé selon l’algorithme indiqué sous ch. 3. La protection de la porte doit en outre être dimensionnée de sorte à assurer une protection adéquate contre les contributions diffusées selon le ch. 2.1, let. a à j, en particulier aussi contre le rayonnement γ produit par capture neutronique dans la porte elle-même.

2.5 Skyshine

Dans le cas où le local d’irradiation constitue un secteur indépendant (c’est-à-dire sans aucun étage placé au-dessus du local), il faut vérifier, en plus du rayonnement direct ou transmis provenant de l’accélérateur et dirigé vers le plafond, quelle est aussi la dose ambiante produite à l’endroit à protéger par diffusion du rayonnement photonique et neutronique dans l’air situé au-dessus du local d’irradiation (=skyshine ). Il faudra, le cas échéant, tenir compte de ce rayonnement dans le calcul des blindages. Pour le calcul de la composante photonique et neutronique duskyshine , les formules utilisées dans le rapport n^o144 du NCRP¹peuvent être appliquées.

3 Méthodes de calcul

Le calcul de l’épaisseur de protection contre chacune des composantes du rayonnement indiquées au ch. 2.1, let. a à g, agissant à l’endroit à protéger, s’effectue selon les indications et les formules données ci-dessous.

Lorsque plusieurs composantes du rayonnement interviennent simultanément au même endroit (en tenant compte aussi de celles qui proviennent d’autres sources), la somme des débits de dose ambiante de toutes les composantes ne doit pas dépasser la valeur directrice admissible. Le cas échéant, il faut augmenter en conséquence l’épaisseur des protections.

Schéma général de calcul:

avec: i indice identifiant la composante du rayonnement s épaisseur du blindage en cm permettant de réduire la dose de rayonnement à la valeur directrice de la dose ambiante selon l’art. 8 z couche d’atténuation au dixième en cm n nombre de couches requises d’atténuation au dixième W dose de base (charge d’exploitation) en mGy/semaine selon le ch. 1.2 U facteur de direction selon le ch. 1.4 T facteur d’occupation selon le ch. 1.3 H w valeur directrice de la dose ambiante selon l’art. 8 en mSv par semaine R facteur de réduction pour le débit de dose selon le tableau 1 q coefficient pour le calcul de la dose équivalente due au rayonnement;q = 10 mSv/mGy pour les neutrons etq = 1 mSv/mGy pour les rayonnements photoniques et électroniques.

L’expression dans la parenthèse de la formule 1 correspond au facteur de réduction du rayonnement.

Tableau 1

Paramètres spécifiques à introduire dans la formule 1 pour le calcul des épaisseurs de blindage selon les différentes composantes du rayonnement

Composante du rayonnement	Epaisseur du blindages	Couche d’atténuation au dixièmez	Mode d’exploitation	Facteur de réductionR
Faisceau primaire	s r	z r	photons	R r=a 02/a n2
		(selon 4.1)
(Contribution du rayonnement de freinage)	s b	z r	électrons	R b= (Ḋ re/Ḋ e+k e) ∙a 02/a n2
		(selon 4.1)
Rayonnement transmis	s d	z r	photons	R d=Ḋ d/Ḋ r∙a 02/a n2
		(selon 4.1)	électrons	R d=Ḋ d/Ḋ e∙a 02/a n2
Rayonnement photonique secondaire (rayonnement diffusé)	s s	z s	photons	R s= 0,01 ∙F n/F o∙a 02/a s2
		(selon 4.3)	électrons	R s= 0,01 ∙k e∙F n/F o∙a 02/a s2
Rayonnement tertiaire (rayonnement photonique diffusé deux fois et rayonnement transmis diffusé)	s t	z s	photons	R t= (0,01 ∙Ḋ d/Ḋ r+ 10-6) ∙F t/F o∙a 02/a t2
		(selon 4.3)	électrons	R t= (0,01 ∙Ḋ d/Ḋ e+ 10-6) ∙F t/F o∙ a02/at2
Rayonnement neutronique direct	s n	z n	photons	R n=Ḋ n/Ḋ r∙a 0/a n
		(selon 4.4)	électrons	R n=Ḋ n/Ḋ e∙a 0/a n
Rayonnement neutronique diffusé	s ns	z ns	photons	R ns= 0,1 ∙Ḋ n/Ḋ r∙a 0/a ns∙b /l
		(selon 4.4)	électrons	R ns= 0,1 ∙Ḋ n/Ḋ e∙a 0/a ns∙b /l

Dans les formules de calcul du facteur de réduction, la signification des symboles est la suivante:

a 0	1 m (distance entre le point de référence et le point de divergence du faisceau);
a n	distance en m entre l’endroit à protéger et le point de divergence du faisceau pour le rayonnement primaire; pour le rayonnement de freinage, le rayonnement transmis et le rayonnement neutronique direct, le point de référence est l’isocentre, en tant que moyenne pour les différentes positions de la tête d’irradiation;
a s	distance en m entre l’endroit à protéger et le point d’impact du faisceau (source du rayonnement secondaire); l’isocentre est à considérer comme point de référence;
a t	distance en m entre l’endroit à protéger et le point d’impact de rayonnement parasite (rayonnement X diffusé une fois et/ou rayonnement transmis); le centre de gravité de la surface qui apporte la plus grande contribution est à considérer comme point de référence;
a ns	distance maximale en m que doit franchir le faisceau de neutrons sans blindage depuis l’isocentre pour parvenir de la source de neutrons à l’endroit à protéger;
b /l	rapport largeur/longueur de la chicane formée par chevauchement de blindages contre le rayonnement neutronique; au cas s’il n’y a pas de chicane, on poserab /l = 1;
k e	facteur pour le calcul des blindages contre le rayonnement de freinage produit hors de l’accélérateur en mode d’exploitation en électrons, selon ch. 4.2;
Ḋ re/Ḋ e	valeur maximale du rapport entre le débit de dose de la contribution parasite du rayonnement photonique dans le faisceau électronique primaire et le débit de dose du rayonnement électronique au point de référence;
Ḋ d / Ḋ r Ḋ d / Ḋ e	valeur maximale du rapport entre le débit de dose du rayonnement transmis (sans la contribution neutronique) et le débit de dose du rayonnement X, respectivement du rayonnement électronique, au point de référence;
Ḋ n / Ḋ r Ḋ n / Ḋ e	valeur maximale du rapport entre le débit de dose absorbée dans l’eau due au rayonnement neutronique et le débit de dose du rayonnement photonique, respectivement du rayonnement électronique, chacun indiqué au point de référence;
F n	section transversale maximale du faisceau primaire en m2à 1 m de distance du point de divergence;
F t	section transversale effective de la source de rayonnement tertiaire en m2(section transversale d’impact du rayonnement transmis ou du rayonnement photonique diffusé, dans la mesure où cette section n’est pas cachée par d’autres blindages dans la direction de l’endroit à protéger);
F o	surface de normalisationF 0= 1 m2.

4 Couches d’atténuation au dixième

4.1 Couche d’atténuation au dixième zr

Les valeurs ci-dessous se rapportent aux contributions du rayonnement selon le ch. 2.1, let. a, b et c, et au tableau 1. Elles s’appliquent à des faisceaux larges et à des épaisseurs correspondant à plusieurs couches d’atténuation au dixième.

Tableau 2

Couches d’atténuation au dixièmez ren cm

Energie limite	Matériau de blindage (masse volumique en g/cm3)
en MeV	Terre (1,8)	Béton (2,2)	Béton baryté (3,2)	Fer (7,8)	Plomb (11,3)
2	23,8	19,5	13,8	7,3	3,7
4	34,2	28,0	19,2	9,0	5,0
6	41,3	33,8	22,7	9,8	5,3
8	46,1	37,7	25,0	10,3	5,5
10	49,5	40,5	26,7	10,5	5,6
12	51,9	42,5	27,3	10,6	5,6
14	54,4	44,5	27,9	10,6	5,6
16	56,0	45,8	28,5	10,7	5,6
18	56,8	46,5	29,1	10,7	5,6
20	57,6	47,1	29,7	10,8	5,5
22	58,3	47,7	29,8	10,8	5,4
24	59,0	48,3	29,9	10,8	5,4
26	59,8	48,9	30,1	10,7	5,4
28	60,5	49,5	30,2	10,7	5,4

4.2 Facteur ke pour le calcul du blindage contre le rayonnement de freinage produit hors de l’accélérateur pour le mode d’exploitation en électrons

Tableau 3

Facteurk e

Energie des électrons	Matériau de blindage
en MeV	Eau	Terre/aluminium Béton/béton baryté	Fer	Plomb
2	0,0000	0,0005	0,0006	0,0010
4	0,0005	0,0009	0,0016	0,0026
6	0,0012	0,0018	0,0030	0,0053
8	0,0020	0,0029	0,0051	0,0090
10	0,0030	0,0047	0,0077	0,0140
12	0,0040	0,0066	0,0115	0,0195
14	0,0055	0,0090	0,0160	0,0270
16	0,0070	0,0115	0,0200	0,0340
18	0,0090	0,0145	0,0250	0,0425
20	0,0105	0,0175	0,0300	0,0520
22	0,0130	0,0200	0,0360	0,0630
24	0,0155	0,0235	0,0415	0,0730
26	0,0170	0,0265	0,0470	0,0845
28	0,0190	0,0300	0,0535	0,0940

4.3 Couches d’atténuation au dixième zs pour le rayonnement photonique secondaire et tertiaire

Tableau 4

Matériau de blindage	Terre	Béton	Béton baryté	Fer	Verre au plomb	Plomb
z sen cm	20	17	9	5	23/ ρ ρ variable	1,5

Pour le verre au plomb, on utilise la masse volumique du matériauρ en g/cm³donnée par le fabricant.

4.4 Couches d’atténuation au dixième zn et zns pour le rayonnement neutronique

Tableau 5

	Matériau de blindage	Eau, paraffine	Béton, béton baryté	Fer, plomb
z npour le rayonnement neutronique direct	1recouche d’atténuation au dixième en cm	15	25	42*
	2ecouche d’atténuation au dixième et suivantes en cm	10	16	42*
z nspour le rayonnement neutronique diffusé		8	13	37*
∗ Dans le cas de matériaux de protection avec un numéro atomique supérieur à 10, on ajoute pour la protection contre les neutrons une épaisseur supplémentaire correspondant à 0,3 couche d’atténuation au dixième de matériau hydrogéné du côté du blindage opposé à la source des neutrons.

Footnotes

1. Rapport n^o144 (2003) du National Council on Radiation Protection and Measurements: Radiation Protection for Particle Accelerator Facilities. Le rapport est disponible en librairie (ISBN 0‑929600‑77‑0) ou peut être consulté à l’adresse Internet www.ncrp.com/pubs.html. ↩