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Cette ﬁche fait partie d’une série qui se rapporte à l’utilisation de radionucl

Cette ﬁche fait partie d’une série qui se rapporte à l’utilisation de radionucléides essentiellement en sources non scellées. L’objectif n’est pas de se substituer à la réglementation en vigueur, mais d’en faciliter la mise en œuvre en réunissant sur un support unique, pour chaque radionucléide, les informations les plus pertinentes ainsi que les bonnes pratiques de prévention à mettre en œuvre. Ces ﬁches sont réalisées à l’intention des personnes en charge de la radioprotection : utilisateurs, personnes compétentes en radioprotection, médecins du travail. Sous ces aspects, chaque ﬁche traite : 1. des propriétés radiophysiques et biologiques, 2. des utilisations principales, 3. des paramètres dosimétriques, 4. du mesurage, 5. des moyens de protection, 6. de la délimitation et du contrôle des locaux, 7. du classement, de la formation et de la surveillance du personnel, 8. des eﬄuents et déchets, 9. des procédures administratives d’autorisation et déclaration, 10. du transport, 11. de la conduite à tenir en cas d’incident ou d’accident. Xx ED 4319 juin 2014 RADIOPROTECTION : RADIONUCLÉIDES Appartenant au groupe des métaux alcalins, le césium a un aspect argent- doré. Son point d’ébullition est de 671 °C. Son point de fusion (29 °C) est proche de la température ambiante. Chimiquement, le césium présente un seul degré d’oxydation correspondant à l’espèce ionique Cs(I) (sa forme ionique est Cs+). Il se retrouve sous diﬀérentes formes (oxyde, hydroxyde, carbonate, nitrate et chlorure) souvent solubles dans l’eau. Émissions principales (couple césium-137/baryum-137m) : `– : Emoyenne = 174 keV ; Emax = 1 176 keV a : 662 keV Période physique du césium-137 : 30,1 ans Période physique du baryum-137m : 2,55 min Seuils d’exemption : 104 Bq, 10 Bq/g Organes critiques en termes de dose eﬃcace : moelle osseuse, estomac, poumons, côlon, gonades Surveillance du poste de travail : mesures de débit d’équivalent de dose ambiant (radiamètre) et de la contamination surfacique (contaminamètre ou frottis) Surveillance individuelle de l’exposition externe : dosimétrie passive, dosimétrie opérationnelle en zone contrôlée Surveillance individuelle de l’exposition interne : examen anthroporadiométrique ou analyse radiotoxicologique des urines par spectrométrie a Césium-137 137 55Cs 137m 55Ba / 2 Radioprotection ED 4319 1. Caractéristiques Origine Le césium-137 n’existe pas à l’état naturel. Les sources de césium-137 sont élaborées à partir d’un bombar- dement neutronique de césium stable. Dans les sources ainsi produites, le césium est placé à l’intérieur d’une capsule scellée. À l’intérieur de la capsule, le césium est généralement mélangé avec une résine mais certaines sources plus anciennes peuvent encore contenir une poudre de chlorure de césium qui, en cas de rupture de la source, rend le césium dispersable. Le césium-137 est un des produits de ﬁssion de l’uranium. Il est présent dans le cœur des réacteurs nucléaires et est extrait lors du retraitement du combustible irradié. Propriétés radiophysiques Le césium-137 a une période radioactive de 30,1 ans et une acti- vité massique de 3,2 x 1012 Bq/g. Le césium-137, émetteur `, donne naissance avec un rendement de 94 % au baryum-137m (métastable) émetteur a de période 2,55 minutes, et avec un rendement de 6 % au baryum-137 stable (tableau I). Le baryum-137m ayant une période courte, son activité devient rapidement sensiblement égale à celle du père (équilibre radioactif). En conséquence, dans cette ﬁche, la dénomination « césium-137 » est relative au couple césium-137/baryum-137m à l’équilibre. Ainsi le césium-137 est considéré comme un émetteur `/a. Filiation du césium-137 Tableau I Produits de ﬁliation Baryum-137m (métastable), baryum-137 (stable) Équations 137 55Csߡ `– (95 %), Emax = 514 keV T = 30,1 ans 137m 56Baߡ a (90 %), E = 662 keV T = 2,55 min 137 56Ba 137 55Csߡ `– (6 %), Emax = 1 176 keV T = 30,1 ans 137 56Ba La désintégration du césium-137 s’accompagne d’émissions d’électrons et de rayonnements X et a. Les données du tableau II concernent les principales émissions dont le pourcentage est supérieur à 1 % et l’énergie est supérieure à 1 keV. Comme le montre ce tableau, l’intérêt du césium-137 comme référence métrologique réside non seulement dans son temps de vie mais aussi dans la forme de son spectre d’énergie des X/a, quasi monoénergétique à 662 keV. Principales émissions du césium-137 Tableau II Principales émissions Énergie (keV) Pourcentage d’émission (%) Bêta (Emax) 514 94,4 1 176 5,6 Électrons 3–4,5 7,4 624 7,9 656 1,1 X–a 31,8 2,0 32,2 3,8 662 85 Propriétés biologiques Le césium incorporé par l’homme se distribue comme son homologue et compétiteur naturel, le potassium, dans l’en- semble de l’organisme en se concentrant préférentiellement dans le muscle. Son absorption par le système gastro-intestinal est rapide et presque complète. Pour l’inhalation, la Commission internationale de protection radiologique (CIPR), à partir de données humaines et animales, retient pour le césium-137 le type F (absorption sanguine rapide). Après ingestion de césium-137, la CIPR considère que presque tout le césium incorporé est absorbé dans la circulation san- guine (f1 = 1 pour tous les composés). Une fois absorbé, le césium-137 se distribue relativement uni- formément dans tous les tissus et y séjourne pour l’essentiel (90 %) durant environ une centaine de jours chez l’adulte. La CIPR note que cette durée de rétention est signiﬁcativement plus courte chez la femme que chez l’homme ; chez l’enfant, elle est de l’ordre d’un mois et augmente avec l’âge en lien avec la variation de la masse musculaire. Le césium-137 est principalement excrété par voie urinaire (environ quatre fois plus que dans les selles). 2. Utilisations Le césium-137 n’est que rarement utilisé sous forme de source non scellée. On notera toutefois que le césium-137 peut être utilisé en recherche, en radiotoxicologie par exemple. Il se rencontre également dans le cycle nucléaire. Des sources scellées de césium-137 sont utilisées en brachy- thérapie (activités de l’ordre de 109 Bq par source). Toutefois dans cette application le césium-137 disparaît au profit de l’iridium-192. Des sources plus intenses sont utilisées pour irradier des produits sanguins (activités de l’ordre de 1013 à 1015 Bq). Des sources scellées de césium-137 équipent des irradia- teurs de laboratoires (activités > 1012 Bq). ED 4319 Radioprotection 3 Exposition interne Exposition interne due à une contamination aiguë Le tableau VI donne les valeurs de dose eﬃcace engagée en μSv correspondant à une activité incorporée de 1 Bq de césium-137. Dose eﬃcace engagée sur 50 ans à la suite Tableau VI d’incorporation de 1 Bq (DPUI) pour les travailleurs de plus de 18 ans pour l’inhalation et l’ingestion (valeurs réglementaires) Forme Inhalation de 1 Bq (par défaut aérosol de 5 μm) Ingestion de 1 Bq Type Dose eﬃcace engagée (μSv) f1 Dose eﬃcace engagée (μSv) Tous composés F 6,7 x 10–3 1 1,3 x 10–2 Le facteur f1 indique quelle fraction de la radioactivité présente dans l’intestin grêle passe dans le sang. Il caractérise l’absorption gastro-intestinale des composés. Dans le cas du césium-137, il est pris égal à 1 pour tous les composés. Selon la modélisation de la CIPR, les organes contribuant princi- palement à la dose eﬃcace, après inhalation ou ingestion, sont la moelle osseuse, l’estomac, les poumons, les gonades et le côlon (11 à 21 % selon l’organe). Les modes d’incorporation classiques considérés dans le tableau VI ne permettent pas de couvrir des situations acciden- telles telles qu’une blessure, une piqûre ou une brûlure au cours desquelles le radionucléide passe directement dans le sang. Ces situations nécessitent une évaluation par des experts. Exposition interne due à une contamination chronique La règle admise par la CIPR (hypothèse linéaire) est de considé- rer l’incorporation chronique comme une succession d’incorpo- rations aiguës ; en conséquence, pour une incorporation d’1 Bq/ jour pendant n jours, multiplier les valeurs précédentes par n. 4. Détection et mesures Le tableau VII résume les techniques de surveillance de l’expo- sition au césium-137. Techniques de surveillance Tableau VII Appareil de mesure Mesure de débit d’équivalent de dose ambiant (μSv/h) Radiamètre équipé d’une sonde a/X Mesure de contamination surfacique (Bq/cm2) Sonde `ou a/X, ou frottis, ou contaminamètre Recherche de petits foyers de contamination Sonde `ou a/X, ou frottis Mesure de contamination atmosphérique (Bq/m3) Mesure par prélèvement sur ﬁltre Des sources scellées de césium-137 sont utilisées dans l’industrie, principalement pour des mesures de densité et l’étalonnage d’appareillages. Elles sont également utilisées dans différentes techniques (positionnement en gammagra- phie, diagraphie, mesures d’épaisseur et de niveau). Des sources scellées de césium-137 sont également utilisées dans l’enseignement. Le risque d’exposition au césium-137 existe lors de la fabri- cation des sources, en cas d’endommagement des sources ou de dispersion accidentelle. 3. Paramètres dosimétriques Exposition externe Note préalable : Les données dosimétriques ci-après sont obtenues par calcul, en l’absence de toute protection. Les tableaux III, IV et V donnent pour une activité de 1 MBq, le débit d’équivalent de dose, exprimé en μSv/h, en fonction de la distance, dans diﬀérentes conﬁgurations. Les grandeurs H . p (0,07) et H . p (10) correspondent respectivement aux débits d’équivalent de dose à la peau et au corps entier ; ils ont été calculés avec un code Monte-Carlo (MCNPX). Source ponctuelle Tableau III Débit uploads/s3/ irsn-fiche-cesium137.pdf