Radioactivité : quelles doses ?

SPS n° 298, octobre 2011

Le journal Scientific American1 a récemment publié un tableau présentant les ordres de grandeurs des doses que peut recevoir un corps humain dans différentes situations.

Dose moyenne absorbée par le corps entier (en millisieverts)

Scanner sécurité d’un aéroport 0,0001 mSv
Cuisine par utilisation du gaz naturel  0,0004 mSv
Radiographie d’un bras  0,001 mSv
Densité osseuse par rayon X  0,001 mSv
Trajet sur autoroute (par an)  0,004 mSv
Radiographie dentaire  0,005 mSv
Vol New-York-San Francisco (5 heures)  0,017 mSv
Mammographie  0,4 mSv
Intervention sur le site de Fukushima (par heure) 1,0 mSv
Tomodensitométrie  2,0 mSv
Radioactivité naturelle (aux USA) par an  3,1 mSv
Scanner de la thyroïde  4,8 mSv
Scanner du cerveau  6,9 mSv
Scanner du pelvis  10 mSv
Angiographie coronaire  16 mSv
Astronaute dans une station spatiale (un an)  72 mSv

L’irradiation naturelle est très fortement variable selon les régions du globe. En France, elle est en moyenne de 2,4 mSv par an, mais elle atteint 132 mSv à Ramsar en Iran (avec des pics à 250 mSv) et entre 15 et 75 mSv dans la région du Kérala en Inde (source Sauvons-le-climat2).

Concernant les examens médicaux, l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) s’est récemment inquiétée de l’augmentation préoccupante, en France, des doses de rayonnements ionisants délivrées par l’imagerie médicale3. La dose moyenne par habitant du fait d’expositions médicales s’établit à 1,3 mSv par an, en augmentation de près de 50 % depuis 2002.

Le becquerel : la mesure de la radioactivité

La radioactivité, qu’elle soit naturelle ou artificielle, se mesure en nombre de désintégrations par seconde. Un becquerel (Bq) correspond à une désintégration par seconde. Ce phénomène, découvert par le physicien français Henri Becquerel en 1896 sur l’uranium et confirmé par Marie Curie sur le radium, voit un noyau atomique se désintégrer et se transformer en plusieurs autres noyaux. La masse perdue est émise sous forme de rayonnements (appelés selon les cas, rayons alpha, bêta ou gamma).

Le becquerel ne fait que mesurer la radioactivité. Ses effets sur la santé dépendent des quantités reçues (voir la définition du gray, ci-dessous) et du type de rayons émis et des tissus touchés (voir la définition du sievert ci-dessous). La radioactivité naturelle de l’eau douce est de l’ordre de 0,1 Bq par litre, celle du corps humain de l’ordre de 130 Bq par kilogramme, celles de roches granitiques de l’ordre de 1000 Bq par kilogramme.

Le gray : la mesure de la dose absorbée

Lorsqu’ils rencontrent de la matière, les rayonnements ionisants entrent en collision avec les atomes qui la constituent. Au cours de ces interactions, ils déposent une partie ou la totalité de leur énergie. La dose absorbée (exprimée en gray – Gy) est définie par le rapport de cette énergie déposée sur la masse de matière. Un gray correspond à une énergie déposée de 1 Joule dans 1 kilogramme de matière.

Le sievert : l’évaluation du risque biologique

Afin d’exprimer dans une même unité le risque de survenue des effets stochastiques (effets qui apparaissent de façon aléatoire, la cause n’entrainant pas toujours l’effet, auxquels on attache une probabilité de survenue) associés à l’ensemble des situations d’exposition possibles, les physiciens ont développé un indicateur appelé « dose efficace », dont l’unité de mesure est le sievert (Sv), du nom du physicien suédois qui fut l’un des pionniers de la protection contre les rayonnements ionisants. La dose efficace est calculée à partir de la dose (exprimée en Gy) absorbée par les différents tissus et organes exposés, en appliquant des facteurs de pondération qui tiennent compte du type de rayonnement (alpha, bêta, gamma, X, neutrons) et de la sensibilité spécifique des organes ou tissus. Par définition, la dose efficace, exprimée en Sv, ne peut être utilisée que pour évaluer le risque d’apparition d’effets stochastiques chez l’homme, et ne peut être employée ni pour les effets aigus ni pour les effets sur la faune et la flore.

Les facteurs de pondération des rayonnements

Photons (gamma, X) 
Électrons (beta) 
Neutrons  5 à 20 
Protons 
Particules alpha, ions lourds  20

Les facteurs de pondération des organes et des tissus

Moelle osseuse (rouge), côlon, poumons, estomac, sein, tissus restants  0,12
Gonades 0,08
Vessie, œsophage, foie, thyroïde  0,04
Surface osseuse, cerveau, glandes salivaires, peau  0,01

Des modèles de corps humains permettent de passer à la dose absorbée par organe.

Sources :
http://www.sievert-system.org.
http://www.irsn.fr/FR/Larecherche/p....

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