Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien de Strasbourg

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


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


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)


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.


  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


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



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


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


But :



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.


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


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)


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


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