Radioprotection gamma
Un rayonnement pénétrant et difficile à absorber
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Loi d'atténuation exponentielle des gamma
La courbe représente pour 1000 gamma de 1 MeV d'énergie le nombre de gamma qui traversent une certaine épaisseur d'air sans interagir. Tous les 90 m - une distance appelée longueur d'atténuation, le nombre des gamma est divisé par 2. Il est divisé par 4, 8, 16, au bout de 2, 3, 4 fois cette distance. Cette loi de décroissance exponentielle ressemble à la loi de décroissance de l'activité d'un isotope radioactif, l'épaisseur remplaçant le temps et la longueur d'atténuation la période. La valeur de 90 m est propre aux gamma de 1 MeV. Pour des énergies inférieures la décroissance est plus rapide.
 IN2P3 |
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[Atténuation des gamma, Absorption des gamma]
Les rayons gamma sont beaucoup moins dangereux que les rayons alpha et bêta. en cas d'ingestion de produits radioactifs. Plus pénétrants que les rayons X, une bonne partie de ces rayons sortiront de la partie du corps incriminée sans y avoir déposé d'énergie.
On se préoccupe surtout des gamma dans le cas d'une exposition à une source externe de rayonnements. On cherchera alors à se protéger en blindant la source, en interposant des écrans ou en s'en éloignant quand on le peut. C'est l'effet d'angle solide.
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Effet d'angle solide
Modes d'interaction et pouvoir d'atténuation
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Le rayonnement est d'autant plus vite atténué par un blindage ou un écran que la matière traversée comprend des atomes lourds dont le noyau possède une charge électrique très élevée. C'est la raison pour laquelle, on utilise pour se protéger dans des laboratoires des briques de plomb. Ce matériau dont les atomes sont particulièrement lourds (A=208) est de surcroît bon marché.
L'intensité du rayonnement qui subsiste après avoir traversé une certaine épaisseur d'écran décroît de la même façon que l'activité d'une source radioactive décroît avec le temps : selon une loi exponentielle définie par une longueur appelée « longueur d'atténuation ». Quelle que soit l'épaisseur traversée, il subsiste une fraction du rayonnement qui n'a pas interagi. En pratique, le rayonnement est très atténué. Il est divisé par 1000 après dix longueurs d'atténuation.
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Atténuation et absorption
Mais atténuation ne signifie pas absorption. Le rayonnement qui n'a pas interagi n'a pas disparu complètement. Il donne lieu à un rayonnement secondaire dont il faut tenir compte, si l'interaction se fait par effet Compton ou effet photoelectrique. Le phénomène devient complexe. Il faut considèrer alors l'énergie absorbée plutôt que l'atténuation des rayons primaires. Mais si l'on ajoute une épaisseur suffisante le rayonnement secondaire est lui aussi absorbé.
La contrepartie du pouvoir de pénétration est une moindre toxicité. Les rayons gamma n'ionisent pas le milieu traversé mais mettent en mouvement des électrons à l'endroit où ils interagissent et à qui ils transmettent une partie de leur énergie. S'en remettant à ces intermédiaires pour déposer leur énergie, les effets des gamma ne sont pas localisés comme ceux des rayonnements chargés qui sont concentrés le long de trajectoires.
Ceci explique que l'on puisse observer sans danger une source intense de cobalt-60 à travers des verres au plomb épais d'une vingtaine de centimètres ou des assemblages de combustible nucléaire à travers trois mètres d'eau d'une piscine de réacteur.
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Exemple de parcours moyens de photons gamma
Caractéristique de leur atténuation dans la matière, le parcours moyen des rayons gamma émis par les fragments de fission dans un réacteur varie de quelques millimètres à 50 centimètres selon les matériaux, l'uranium et l'eau étant les extrêmes comme le montre les deux courbes. La décroissance est très rapide. Trois mètres d'eau suffisent pour protéger le personnel des centrales de l'irradiation gamma des combustibles irradiés.
Source Clés CEA |
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Dans le cas des diagnostics médicaux, une fraction plus ou moins importante des gamma ressort de l'organisme avant d'avoir interagi : ces gamma ne produisent aucun préjudice et peuvent atteindre un détecteur. C'est la raison pour laquelle les gamma sont recherchés pour des diagnostics médicaux comme les scintigraphies : le radioélément le plus utilisé est le technétium-99m qui n'émet que des gamma. Lors de ces scintigraphies, l'émetteur est interne mais l'irradiation du tissu ou de l'organe examiné est minimale.
Sujets voisins : Principes de radioprotection, Radioprotection neutrons, Décontamination radioactive, Justification et optimisation, Règlementation et contrôle, Cas d'un accident majeur
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Voir aussi :
Photons
Radioactivité gamma (γ)
Parcours des gamma
Examens scintigraphiques
Effet Photoelectrique
Effet Compton
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