La France est actuellement dépourvue d’installation pour l’étalonnage des appareils mesurant les faibles débits d’équivalent de dose ambiant (10-100 nSv/h) notamment déployés pour les mesures dans l’environnement en situation normale ou de crise. Ce projet vise à établir une installation d’étalonnage dans cette gamme d’utilisation.
Objectifs
Préciser les limites d’utilisation des installations existantes au LNE-LNHB (irradiateur multi-source) pour les faibles débits au travers de mesures de bruit de fond et de rayonnements diffusés, dans l’hypothèse de l’ajout de filtres dans le faisceau ;
Concevoir, fabriquer et installer une enceinte permettant de réduire la composante de bruit de fond radiatif et d’accueillir des sources de photons de faible activité ;
Caractériser les champs de rayonnements au point de mesure dans cette enceinte ;
Contribuer au projet de norme internationale ISO sur les étalonnages pour le suivi de l’environnement ;
Mettre en place une méthode d’étalonnage permettant d’offrir un nouveau service d’étalonnage COFRAC pour les bas débits de dose ;
Ajouter une ligne ou étendre le domaine de débit d’une ligne existante de « Calibration and Measurement Capability » (CMC) à la « Key Capabilities Data Base » (KCDB) gérée par le BIPM et décrivant toutes les possibilités d’étalonnage des laboratoires de métrologie nationaux.
Contexte et résultats
La France est actuellement dépourvue d’installation pour l’étalonnage des appareils mesurant les faibles débits d’équivalent de dose ambiant (10-100 nSv/h) notamment déployés pour les mesures dans l’environnement en situation normale ou de crise. Ce projet vise à établir une installation d’étalonnage dans cette gamme d’utilisation. Ce travail s’inscrit aussi dans le cadre normatif de l’ISO. Une telle installation doit présenter un bruit de fond radiatif naturel et artificiel aussi bas que possible afin de pouvoir discerner des débits d’équivalent de dose dus au faisceau d’étalonnage dans la gamme recherchée.
Deux configurations complémentaires ont été étudiées :
- L’une par filtration de faisceaux collimatés existants au LNE-LNHB pour réduire les débits rencontrés sur ces installations et en déduire les limites de leur utilisation;
- L’autre avec l’installation d’une enceinte blindée permettant de réduire le niveau de bruit de fond et au sein de laquelle des sources radioactives de faible activité, fabriquées par le LNE-LNHB, seront introduites pour définir le champ de rayonnement d’étalonnage. A minima, deux sources seront utilisées (137Cs et 60Co). Les valeurs de référence en termes d’équivalent de dose au point de mesure dans l’enceinte seront établies par transfert à partir des faisceaux collimatés du LNE-LNHB, traçables à ses références primaires.
Au terme de cette étude, nous avons montré que l’extension du domaine d’utilisation des faisceaux de l’irradiateur multi-sources installé au bâtiment 534 pouvait être étendu au-delà de 7 m jusqu’à environ 12 mètres en fonction du radionucléide, tout en respectant les critères de la norme ISO 4037. L’utilisation d’écran de plomb additionnel n’est pas souhaitable compte tenu des modifications qu’ils introduisent au niveau de la composante diffusée du champ de rayonnements qui conduit à une valeur du coefficient de conversion du kerma dans l’air vers l’équivalent de dose qui s’écarte de plus de 2% de la valeur préconisée par la norme.
Afin d’ouvrir une prestation sous accréditation COFRAC pour les étalonnages à faible débit d’équivalent de dose, il convient de réaliser une comparaison internationale, le contact a été établi avec nos collègues japonais qui dispose d’une installation voisine de celle du LNE-LNHB.
Par ailleurs, une enceinte blindée, conçue par modélisation Monte Carlo pour abriter un faisceau collimaté de photons émis par une source de Césium 137, a été installée dans les sous-sols de la plate-forme DOSEO. Le faisceau ainsi défini permet d’obtenir des débits d’équivalent de dose ambiant entre 80 nSv/h et 300 nSv/h avec une incertitude type maximum de 2,6%. Le bruit de fond radiatif au sien de cette enceinte est réduit d’environ un facteur 5 par rapport à l’extérieur. La composante diffusée au point d’étalonnage représente environ 5% de l’équivalent de dose ambiant pour la source de césium. Les dimensions internes de l’enceinte sont : 1,2 m de profondeur dans l’axe du faisceau de photons pour une hauteur et une larguer de 1 m. L’épaisseur des parois est de 2,5 à 5 cm en plomb.
L’incertitude type associée au coefficient d’étalonnage d’un radiamètre du commerce de bonne qualité, dans le faisceau de photons de cette enceinte blindée, en termes d’équivalent de dose ambiant, se situe entre 5% et 10%. La traçabilité de ce coefficient d’étalonnage à la référence nationale en termes de kerma dans l’air est assurée par transfert au moyen d’une sonde à scintillation étalonnée dans les faisceaux de l’irradiateur multi-sources en appliquant des facteurs de corrections permettant de corriger de la différence de distribution spectrale de la fluence entre cet irradiateur et l’enceinte blindée.
Projets connexes
JRP MEtroERM (http://earlywarning-emrp.eu/)
Partenaires/Collaborations
Ce projet est en lien avec les travaux de l’ISO TC85 (comité technique énergie nucléaire) SC2 (sous-comité radioprotection) WG2 (groupe de travail sur les rayonnements de référence), et notamment avec le NMIJ (Japon) qui dispose d’une installation voisine de celle développée ici.
Publications et Communications
Design of low dose rate calibration facility for environmental radiation protection dosimetry ; C. Chardeur, J.-M. Bordy, K. Lahlal, J. Plagnard ; 4th International Conference on Dosimetry and its Application ICDA-4, 16-20 octobre 2023, Valencia, Espagne.
Low background facility for ionizing radiation at LNE-LNHB : design and traceability ; JM Bordy, O. Khattabi, C. Chardeur, K. Lahlal, J. Plagnard ; Congrés international de Metrologie CIM 2025, 11-14 mars 2025 ; Lyon, France