Pr. Jean Claude ArtusPr. Jean Claude Artus

SFEN 19 fSFEN 19 féévrier 2014vrier 2014Tricastin Tricastin

ApprAppréécier les risques de la cier les risques de la radioactivitradioactivitéé et les et les ééllééments de ments de

la radioprotectionla radioprotection

Pour gPour géérer un risque rer un risque ……

Le connaLe connaîître tre ……

sa nature sa nature ……

ses ses

sources sources ……

Savoir comment on y est exposSavoir comment on y est exposéé

……

Estimer son importance Estimer son importance ……

sa sa grandeurgrandeur

Le craindre pour ses consLe craindre pour ses consééquences quences ……

Comprendre pour mieux respecter la Comprendre pour mieux respecter la rrééglementation glementation ……

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De la Source De la Source àà ses Effetsses Effets

SourceSource radioactivitradioactivitéé, nucl, nuclééaire, RX, RI ...aire, RX, RI ...

ExpositionExposition exposition externe, exposition externe, contacontaminationmination

AbsorptionAbsorption cc’’est la dosimest la dosiméétrie ... (Gy, mSv)trie ... (Gy, mSv)

EffetsEffets expressions pathologiquesexpressions pathologiques

RéglementationRRééglementationglementation radioprotectionPr JC - Artus SFEN

Rappels de Physique ! ! ! !Rappels de Physique ! ! ! !

ça part mal…

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1 - Natures et sources des rayonnements ionisants

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La radioactivitLa radioactivitéé–– NatureNature : : ««

»», , ««

»», , particulairesparticulaires

««

»» éélectromagnlectromagnéétiquestiques–– PPéérioderiode ou demiou demi--vie, de la sec. vie, de la sec. àà des 10des 106

annannééeses–– ÉÉnergienergie ss’’exprime en multiple dexprime en multiple d’é’électronlectron--

volt (eV)volt (eV)–– ActivitActivitéé : : curiescuries mais surtout en mais surtout en becquerelsbecquerels

Bq A=Bq A=n n 1 Ci 1 Ci = 37.10= 37.109 9 Bq = 37 GBqBq = 37 GBqPr JC - Artus SFEN

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Sources Sources dd’’exposition naturelle, exposition naturelle, 3 composantes3 composantes

–– TelluriqueTellurique (terrestre) : (terrestre) : ééllééments lourds et lments lourds et léégersgers(Uraniums 238 et 235 et Thorium 232) et K 40, Ru 87(Uraniums 238 et 235 et Thorium 232) et K 40, Ru 87

–– CosmiqueCosmique : : »» exposition directe varie avec lexposition directe varie avec l’’altitude, altitude, »» exposition radionuclexposition radionuclééides secondaires C14 et H3 mais ides secondaires C14 et H3 mais

aussi Pu 239aussi Pu 239

–– InterneInterne : : »» EndogEndogèène : K40 (ne : K40 (), C14 (), C14 (), soit de 10 kBq pour 75 kg), soit de 10 kBq pour 75 kg»» ExogExogèène : ne : inhalationinhalation du du radonradon, , , (U 238), tr, (U 238), trèès variable s variable

de 1mSv de 1mSv àà 20 mSv/an, 20 mSv/an, ingestioningestion alimentsaliments

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Sources Sources dd’’exposition artificielleexposition artificielle, trois , trois composantescomposantes

–– Origine Origine mméédicaledicale : radiodiagnostic, radioth: radiodiagnostic, radiothéérapie rapie depuis les anndepuis les annéées 1900 plus la mes 1900 plus la méédecine nucldecine nuclééaire aire depuis les anndepuis les annéées 1950es 1950

–– Origine retombOrigine retombééeses des des essaisessais nuclnuclééairesaires, de 1945 , de 1945 àà 1980, dans l1980, dans l’’atmosphatmosphèère terrestre Cs 135 et St 90 re terrestre Cs 135 et St 90

–– Origine Origine industrielleindustrielle en fonctionnement normal :en fonctionnement normal :»» Rejets liquides (H3, produit activation Co 60) et gazeux Rejets liquides (H3, produit activation Co 60) et gazeux

(gaz rares, H3, I 131, C14), les d(gaz rares, H3, I 131, C14), les dééchets chets (NON)(NON)

–– AccidentsAccidents : Windscale 1957, Three: Windscale 1957, Three--mile Island mile Island 1979, Tchernobyl 1986, Fukushima 20111979, Tchernobyl 1986, Fukushima 2011

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Radiothérapie

Répartition des doses médicales

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Mais je rêve ! ... vous nous Mais je rêve ! ... vous nous dites qudites qu’’il existerait du il existerait du

««

NuclNuclééaireaire

»»

naturel naturel ……!!! !!! Et encore que la radiologie Et encore que la radiologie serait aussi serait aussi ééquivalentequivalente

au au

««

NuclNuclééaireaire

»»

……

!!

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2 2 -- AprAprèès la source : les s la source : les diffdifféérentes farentes faççons de sons de s’’y y

exposer exposer ……

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Les différents types d’exposition

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Exposition Exposition àà distancedistance, (, (celle du celle du radiodiagnostic radiodiagnostic

par exemplepar exemple))-- Elle ne concerne de principe que les Elle ne concerne de principe que les REM : RX et REM : RX et ; ; les les sont vite arrêtsont vite arrêtééss

-- Les paramLes paramèètres de cette exposition sont :tres de cette exposition sont :»»La La distance distance «« d d »» : : ll’’exposition diminue comme exposition diminue comme

le carrle carréé de de «« d d »» (comme 1/d(comme 1/d22))»»LL’’attattéénuation exponentielle du faisceau par des nuation exponentielle du faisceau par des

éécrans crans (d(déépend de leur coefficient pend de leur coefficient dd’’attattéénuationnuation…… et donc de leur masse atomique)et donc de leur masse atomique)

»»Le Le tempstemps : l: l’’exposition est directement exposition est directement proportionnelle au tempsproportionnelle au temps

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ATTENUATION d’un faisceau de REM

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ConsConsééquences quences radiologiquesradiologiques

rayonnement diffusé

rayonnement transmis

rayonnement primaire

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Exposition au Exposition au contactcontact de la source de la source celle de la celle de la ContaminationContamination

-- Elle concerne Elle concerne tous les types de radioactivittous les types de radioactivitéé et et particuliparticulièèrement rement les les

-- Il faut distinguer la contamination Il faut distinguer la contamination externeexterne, sur la , sur la peau, (peau, (dont le traitement est le lavagedont le traitement est le lavage) de ) de ……

-- ll’’interneinterne …… : respiration, ingestion, effraction : respiration, ingestion, effraction cutancutanééee

-- Pour la cont. Intern. : ses Pour la cont. Intern. : ses paramparamèètres sont plus tres sont plus complexescomplexes et det déépendent de la nature des pendent de la nature des RadioRadioééllééments et de leurs affinitments et de leurs affinitéés pour les organess pour les organes

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La double dLa double déécroissancecroissance

La contamination radioactiveLa contamination radioactive

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3 3 -- LL’’absorption de labsorption de l’é’énergie nergie suite suite àà ll’’expositionexposition

( ( àà distance ou au contact ! distance ou au contact ! ))

DOSIMETRIEDOSIMETRIE Grandeurs et Unités en

Radioprotection : gray, sievert

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Dose absorbDose absorbééee D = D = éénergie/massenergie/masse, , 1J/kg = 1J/kg = 1gray, Gy1gray, Gy

Dose EfficaceDose Efficace E = E = D x WD x Wrr x Wx Wt t sievert, Svsievert, Sv

Dose engagDose engagééee : : sommation pour sommation pour les contaminations internes seulementseulement, elle d, elle déépend des pend des paramparamèètres de cette contaminationtres de cette contamination

Grandeurs de base

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Energie Energie …… et EFFETS de let EFFETS de l’é’énergienergie

Des Doses ! Selon leurs utilisations

De l’énergie dont la grandeur

est

la dose

De la dose absorbée à la dose efficace

1 Gy

Wr

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La Dose Efficace (E) est la La Dose Efficace (E) est la grandeur grandeur fondamentalefondamentale de la de la

radioprotectionradioprotection

C’est la grandeur estimée du risque, pour l’organisme entier, de voir apparaître des des effets tardifseffets tardifs (les cancers) …

Cette grandeur de radioprotection permet de ramener ce risque, lors de l’exposition partielle, à un risque équivalent pour la totalité de l’organisme ; les risques itératifs, de ce fait, deviennent cumulables…

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Doses Doses annuellesannuelles

ddéélivrlivréées par les es par les sources sources naturellesnaturelles

(en mSv)(en mSv)

Sources Dosemoyenne

Variations

cosmos 0,41 x 2 (1500 m)tellurique 0,46 0,3 à 200 mSvradon 1,30 0,2 à 20 mSvorganisme 0,23 stableTotal 2,4 mSv jusqu'à 400 mSv

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Importance relative des sources dImportance relative des sources d’’expositionexposition

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Autres exemples de doseAutres exemples de dose (ordre de grandeur)(ordre de grandeur)

Irradiation annuelle au KIrradiation annuelle au Kéérala : rala : 6 6 àà 15 mSv15 mSv

Vol Paris/NewVol Paris/New--York : York : 0,05 mSv0,05 mSv

Un jour en orbite de la terre : Un jour en orbite de la terre : 1 mSv1 mSv

Une radiographie du thorax : Une radiographie du thorax : 0,2 mSv0,2 mSv

Une radiographie dentaire : Une radiographie dentaire : 0,01 0,01 àà 0,02 mSv0,02 mSv Irradiation dIrradiation d’’une tumeur correspond une tumeur correspond àà : : 20 20 àà

60 Gy!!!60 Gy!!!

ATTENTION : irradiation totale ou partielle ?ATTENTION : irradiation totale ou partielle ?

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Comparaison du risque nuclComparaison du risque nuclééaire aire de cancer avec un autre facteur de cancer avec un autre facteur

canccancéérigrigèène bien connu !ne bien connu !

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Le Risque d’1 paquet jour / un an => À celui de 250/300 mSv

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Etonnant !Etonnant !

NON ?NON ?J-C Artus SFEN

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Expositions Médicales

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Vous l’avez compris,

l’important c’est la DOSE

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Ordre de grandeur de doses délivrées par les principaux examens médicaux

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En définitive connaitre le risque pour la santé est d’une extrême facilité …

4 - Effets Pathologiques des R.I. (radioactivité, RX, accélérateurs …)

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Résultent d’ionisations, excitations qui directement ou indirectement =>

lésions de l’ADN (pour rester simple…) importance du TEL lésions simples, dble brin, lésions complexes (épigénétiques), chromosomiques, instabilité génétique

Réparation de l’ADN (plusieurs étapes)– Fidèle « sb » : vie normale cellulaire– Fautive « db » : – Influence du débit sur le cycle cellulaire

(réponse adaptative)Pr JC - Artus SFEN

Effets élémentaires

R.I. (

RX)R.I. (

RX)Ionisations, excitations

Effets directsEffets directsRadiolyseRadiolyse

Lésion de l’ADNLésion de l’ADN

Réparation fidèleRéparation fidèle

Survie normaleSurvie normale

RIENRIEN

Réparation fautiveRéparation fautive

Effet létalEffet létal

Mort cellulaireMort

cellulaire

RadiopathologieInflammation, nécrose,

hypoplasie

RadiopathologieInflammation, nécrose,

hypoplasie

Mutation non létaleMutation non létale

Systèmeimmunitaire

Systèmeimmunitaire

+ -OrganesOrganes

cancerscancers

GonadeGonade

AnomaliesHéréditaires ?

AnomaliesHéréditaires ?

10-6 s.

min.heures

jours

semain.mois

années

générat.

10-6 s.

min.heures

jours

semain.mois

années

générat. Pr JC - Artus SFEN

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Ils sont schIls sont schéématiquement de matiquement de deux typesdeux types ::

DD’’apparition apparition obligatoireobligatoire

DD’’apparition apparition incertaineincertaine (estim(estiméée e

sur 1 grand nombre de cas !)sur 1 grand nombre de cas !)

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Quels effets pathologiques ?

Le Le «« coup de soleilcoup de soleil »» : : obligatoireobligatoire Le Le «« cancer cutancancer cutanéé »» : : alalééatoireatoire

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Je peux vous le Je peux vous le confirmer :confirmer :

--

jj

’’ai ai toujourstoujours

un un peu de bronchitepeu de bronchite

--

jj’’espespèèrere

ne ne jamais avoir une jamais avoir une ««

saloperiesaloperie

»»

du du

poumonpoumon

!

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Effets pathologiques des R.I.Effets pathologiques des R.I.Dose

TempsRIENSeuil

Gravitéaugmente

avec la dose

Obligatoires

PrPréécoces coces ((semainessemaines))

Probabilité

Le risque de cancers augmente avec :- la dose- le tempsGravité constanteSeuil incertain

Aléatoires

Tardifs (Tardifs (àà partir de 3 anspartir de 3 ans))

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De quels paramDe quels paramèètres tres ddéépendent les effets ?pendent les effets ?

Avant tout de la DOSEAvant tout de la DOSE

Du dDu déébit de dose !bit de dose !

De la nature du tissu concernDe la nature du tissu concernéé–– exposition corps entierexposition corps entier–– exposition partielleexposition partielle

De lDe l ’’âge (âge (surtoutsurtout ) du sexe (peu)) du sexe (peu)

SSûûrement de prrement de préédispositions gdispositions géénnéétiquestiques

QuQu ’’il sil s ’’agisse dagisse d ’’effets deffets dééterministes prterministes préécoces, coces, ou alou alééatoires tardifs ...atoires tardifs ...

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Effets sur la santEffets sur la santéé (1)(1)

Effets obligatoires Effets obligatoires exp. CE exp. CE (rares) :(rares) :–– obligatoires au dessus dobligatoires au dessus d’’un seuil de dose, un seuil de dose, àà

ddéébit bit éélevlevéé, , 800 mGy800 mGy–– la gravitla gravitéé augmente avec la dose jusquaugmente avec la dose jusqu’à’à la la

mort pour mort pour 6000 mGy6000 mGy–– apparition prapparition préécoce ( quelques coce ( quelques HeuresHeures àà

quelques quelques Jours Jours ) [br) [brûûlures, hlures, héémorragies, morragies, ststéérilitrilitéés, ns, néécroses, morts ... ]croses, morts ... ]

–– RRééapparaissent en radiologie interventionnelle apparaissent en radiologie interventionnelle ……Pr JC - Artus SFEN

Effets dEffets dééterministes : Radiopathologie*terministes : Radiopathologie* (pr(préécoces)coces)

0 0 àà 0,8 Gy0,8 Gy : aucun signe clinique: aucun signe clinique

0,8 0,8 àà 2 Gy2 Gy : asth: asthéénie, vomissements, nie, vomissements,

2 2 àà 4,5 Gy4,5 Gy : h: héémorragies, infections, morragies, infections,

4,5 4,5 àà 6 Gy6 Gy : accentuation des signes: accentuation des signes

> 6 Gy> 6 Gy : mort: mort* Exposition corps entier

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Doses seuils des effets dDoses seuils des effets dééterministesterministes (adulte)(adulte)

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La démonstration des effets stochastiques, qu'il s'agisse de cancers (ou d'anomalies génétiques) :• repose sur la mise en évidence d'uneaugmentation significative de la fréquence de ces affections sur un ensemble suffisamment important de sujets exposés• doit donc sdoit donc s’’appuyer sur d'appuyer sur d'éétudes tudes éépidpidéémiologiques particulimiologiques particulièèrement rement difficilesdifficiles

EFFETS TARDIFS non Déterministe (aléatoires)

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Evaluation du Risque Cancer Evaluation du Risque Cancer en fonction de la Doseen fonction de la Dose

Mais on n’a jamais observé d’excès de cancers au dessous de 150 mSv chez l’adulte et au dessous de 100 mSv chez l’enfant !

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5 – Radioprotection Organismes

et Origine des textes

La RadioprotectionLa Radioprotection

Trois grands PrincipesTrois grands Principes

JustifierJustifier ll’’expositionexposition

JustifiJustifiéée, il faut e, il faut ll’’optimiseroptimiser

Et au total, la Et au total, la limiterlimiter ((mais pas en mais pas en mméédecinedecine) )

La rLa rééglementationglementation

Pour les travailleurs : Pour les travailleurs : le le code du travailcode du travail

Pour le public et les Pour le public et les patients, le patients, le code de code de santsantéé publiquepublique

J-C Artus SFEN

Les textes Les textes ……

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Seuil de danger ou rSeuil de danger ou rééglementaire ?glementaire ? Ne pas confondre Ne pas confondre ……

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Doses à ne pas dépasser–

pour les effets incertains

(cancers, …) 100/150 mSv (seuil d

’effet décelable, chez les

adultes) –

pour les effets obligatoires

(brûlures, stérilité, etc.) 800 mGy (dose corps entier)

Dose à ne pas dépasserpour le public–

1 mSv/an (naturelle 2,3 mSv/an)

pour les travailleurs- 20mSv /an

ORGANISMES ORGANISMES INTERNATIONNAUXINTERNATIONNAUX

CIPRCIPR :: Commission Internationale de ProtectionCommission Internationale de ProtectionRadiologique (1928), Radiologique (1928), éédicte des Recommandations issues donndicte des Recommandations issues donnéés s scientifiques disponibles sous forme de publication : ex CIPR 60scientifiques disponibles sous forme de publication : ex CIPR 60

UNSCEARUNSCEAR :: comitcomitéé scientifique de lscientifique de l’’ONU (1955)ONU (1955)

BEIRBEIR :: agence scientifique amagence scientifique amééricaine, ricaine,

AIEAAIEA :: Agence Internationale de lAgence Internationale de l’’Energie Atomique,(1956) promotion de Energie Atomique,(1956) promotion de ll’’utilisation pacifique de lutilisation pacifique de l’é’énergie atomique (snergie atomique (sûûretretéé nuclnuclééaire)aire)

OMSOMS :: peu !peu !

Il faut retenir de l’existence, déjà

ancienne, de ces organismes, qu’ils sont à

l’origine d’une réglementation

internationale largement «

considérée »

qui préfigure ce qui pourrait se passer dans d’autres domaines …

La mise en La mise en œœuvre des uvre des dispositions rdispositions rééglementairesglementaires

Les Organismes Les Organismes NationauxNationaux

Les Organismes en question !Les Organismes en question !

• IRSN : institut de radioprotection et sûreté nucléaire

• ASN : direction générale de sûreté nucléaire et de radioprotection

• DRT : direction des relations du travail

Un seul organisme ne peut être juge et partie, il doit exister une séparation entre le contrôlecontrôle et ll’’expertiseexpertise … et il ne faut pas confondre les deux

Organisation gOrganisation géénnééralerale

MINISTRE INDUSTRIE

MINISTREENVIRONNEMENT

MINISTRE

SANTE

Contrôles

ASN

Depuis le 22 février 2002 (décret 2002-255)

ASN Rég.

DRIRE

Expertise

DRT

Inspection travail

ASN

SSûûretretéé nuclnuclééaire aire ……

• Ensemble des dispositions prises à tous les stades– de la conception – de la construction – de l’exploitation – de l’arrêt

• pour assurer la protection des personnes et de l’environnement contre la dispersion des produits radioactifs.

des installations nucléaires

Pratique médicale : SN = appareillage et installation

Missions de lMissions de l’’ASNASN

Elaborer, proposer et mettre en mettre en œœuvre ruvre rééglementationglementation en matière de sûreté nucléaire et de radioprotection

Prendre des ddéécisions rcisions rééglementairesglementaires à caractère technique pour

compléter les modalités d’application des décrets et arrêtés (…) à l’exception de ceux ayant trait à la médecine du travail

DDéélivrer les agrlivrer les agréémentsments requis aux organismes qui participent aux

contrôles et à la veille en matière de sûreté nuclnuclééaire ou de aire ou de radioprotectionradioprotection

Organiser des inspectionsOrganiser des inspections visant au contrôle de la radioprotection

dans les domaines industriel, médical et de la recherche.

Participer au contrôleParticiper au contrôle de la sûreté nucléaire et de la radioprotection

et à ll’’information du publicinformation du public

Missions et RôlesMissions et Rôles

expertise et recherche dans les domaines de la sûreté nucléaire et de la radioprotection

contribue à la formation en radioprotection des travailleurs professionnellement exposés et des professionnels de santé

participe à la surveillance radiologique de l’environnement

Organisme d’information, d’appui technique et d’expertise scientifique du matériel ; réalisera les mesures de radioactivité ; collecte et exploite sur la dosimétrie des travailleurs

Raison ou Raison ou convictions ?convictions ?

Les connaissances Les connaissances ne se dne se déécrcrèètent tent pas pas ……, elles se , elles se

rréévvèèlent !lent !

Et pour complEt pour complééter vos ter vos connaissances connaissances (en vous distrayant)(en vous distrayant)

jc.artus@numericable.frPr JC - Artus SFEN