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Escapade dans les pays «chauds» La radio-protection au LLR Vincent Boudry

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Escapade dans les pays «chauds»

La radio-protection au LLR

Vincent Boudry

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Itinéraire...

◼ Guide du pays▶ Utilisations

▶ Les sources

▶ Les unités

▶ Les effets◼ Radio-Protection (sortez couverts)

▶ Législation

▶ Règles de sécurité

▶ Papiers à signer

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Utilisations

◼ Énergie nucléaire (fission provoquée ; générateur thermoélectrique)◼ Militaire

▶ Armement

▶ Spécial (traçage, empoisonnement, ???...)

◼ Médical

▶ Traitement (ciblage, irradiation Cobalt, protonthérapie)

▶ Imagerie

◆ Gammagraphie

◆ Tomographie par Émission de Positrons

◼ Ionisation

▶ Aliments

▶ Paratonnerres (au 226Ra )

◼ Marqueurs

▶ Fonderie, archéologie, oenologie, biomédical

http://www.paratonnerres-radioactifs.fr/

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Utilisation (suite)

◼ Datation▶ 14C, U/Th,

◼ Imagerie par Gammagraphie▶ Construction (piles de ponts, fondation), Aéronautique

◼ Mesure▶ Géologie (retro-diffusion de X ou n), Métallurgie,

Climatologique (Rapports d'isotopes),Fluorescence X (peinture au Pb, art, ...),Chromatographie en φ gazeuse

● (capture d'e-, src de 3H ou 63Ni → 0.1pg de composé halogéné)

▶ Semi-conducteur (injection de positrons)

◼ Détecteurs▶ de fumée (interdit > 2007?)

▶ de niveau

◼ Physique fondamentale▶ Calibration, Phys. du neutrino, Béta beams, ...

http://www.asn.fr/index.php/Les-activites-controlees-par-l-ASN/Autres-activites-industrielles/Fournisseurs-de-sources/Sources-radioactives-scellees-ou-appareils-en-contenant

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Les rayonnements ionisants

◼ Les sources▶ Rayonnement cosmique

▶ Radio-isotopes naturels & artificiels

◆ α ◆ ß±◆ γ (→X)

▶ Accélérateurs,Lasers/Plasma

Isotope:Variante d'un élément dont le nombre de neutron varieEx: 12C, 13C, 14C

1H, 2H (deutérium),

3H (Tritium)235U, 238U

Radio-isotope:Isotope radioactif

Isotope:Variante d'un élément dont le nombre de neutron varieEx: 12C, 13C, 14C

1H, 2H (deutérium),

3H (Tritium)235U, 238U

Radio-isotope:Isotope radioactif

α: noyau d'Hélium (2n, 2p) ß-: électronß+: positronγ: photons du noyauX: photons du cortège

α: noyau d'Hélium (2n, 2p) ß-: électronß+: positronγ: photons du noyauX: photons du cortège

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Le Rayonnement cosmique

▶ Origine extra-solaire

◆ anti-corrélation avec activité solaire

▶ une des principale source naturelle

◆ plus élevé en altitude

◆ ➔ Voyages http://www.sievert-system.org/

▶ renouvellement d'isotopes naturels

➔ Carbone 14, Hélium 3, Béryllium 7

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◼ ß-

◼ β+/EC◼ α◼ Stable◼ Proton◼ Fission

spontanée

Le monde des isotopes

Neutrons (A-Z)

Protons (Z)

◼ Base de donnée en ligne http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/◼ 3175 isotopes référencés: (mars 2011)

ZAEl

ZA El → Z + 1

A El '+ β−+ ν e

ZA El → Z−1

A El '+ β+ + νe

ZA El → Z− 2

A− 2 El ' + 42 He (α )

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Le monde des isotopes

Neutrons

Protons

Temps de ½ vie: N = N0 / 2 t/T

1 s

1 a

1000 a

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Quelques individus célèbres

Radioélément Symbole Période Tritium 12,26 a ß 19 keVCarbone 14 5 730 a ß 150 keVSodium 15 h Soufre 88 j ß 150 keVFer 59 45 j Cobalt 60 5,28 a 2γ ~1 MeVKrypton 85 10,4 a Strontium 90 28 a 2ß ~ 546 & 2280 keVTechnétium 99m 6 h γ ~ 140 keVIode 131 8.0 j Césium 137 30 a Iridium 192 74 j Thallium 204 3,9 a Polonium 210 138,4 j Radium 226 1 620 a Thorium 232 Uranium 238 Américium 241 458 a α ~ 5 MeVBismuth 207 33 a X, γ

Rayt

3H ou T 14C

24Na 35S

59Fe 60Co 85Kr 90Sr

99mTc 131I

137Cs 192Ir

204Tl 210Po 226Ra 232Th 1,4•1010 a

238U 4,5•109 a 241Am

207 Bi

V Section du PDG « commonly used radioactive sources »

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La radioactivité «fossile»

▶Rayonnement d'origine de la terre(resp. chauffage interne)

◆ 238U 4,5 milliards d’années◆ 232Th 14 milliards d’années◆ 40K 1,3 milliard d’années

Activité moyenne de la croûte terrestre: 1800Bq/kg

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Unités physiques

◼ Activité:▶ 1 Bq (Becquerel) = 1 désintγ/s

◆ ⚠ 1 Bq ≠ Nb de rayonnements

Ex 60Co → 60Ni* + ß ; 60Ni* → 60Ni + 2 γ

▶ Ancienne Unité: Curie

◼ Dose absorbée = énergie déposée▶ 1 Gy (Gray) = 1 J / kg

Ancienne unité :1 Ci (Curie):Radioactivité d'1g de Radium≡ 37 Gbq

Ancienne unité :1 Ci (Curie):Radioactivité d'1g de Radium≡ 37 Gbq

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Tour d'horizon

Eau de pluie 0,3 à 1 Bq/l

Eau de rivière 0,07 Bq/l (226Ra et descendants)0,07 Bq/l (40K)

11 Bq/l (3H)

Eau de mer 14 Bq/l (40K essentiellement)Eau minérale 1 à 2 Bq/l (226Ra, 222Rn)

Sol sédimentaire 400 Bq/kgSol granitique 8000 Bq/kg

Briques 600 à 1200 Bq/kg

Poisson 100 Bq/kgPomme de terre 150 Bq/kgHuile de table 180 Bq/kgLait 80 Bq/l dont 50 dus au 40K

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Le voyage intérieur

◼ Un homme d'environ 75 kg aura une activité moyenne de 12 000 Bq dont :

▶ 6 000 Bq de potassium 40 (40K),

▶ 4 000 Bq de Plomb 210 (210Pb), de Bismuth 210 (210Bi) et de Polonium 210 (210Po)

▶ 2 000 Bq de radioéléments divers : radium 226, uranium 238, thorium 230 et 232, rubidium 87, béryllium 7, carbone 14, …

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Effets Biologiques

◼ Sensibilité des tissus:▶ Réparations

◆ si pas trop abîmes

◆ si possible

▶ Mort de la cellule

5 µm

γ n

ionisation ↳ Radicaux libres ↳ Dégâts ➔ ADN

Cellules en cours de division → Sanguines / intestin / estomac→ Cancéreusesembryon / enfants

Schématiquem

ent

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Quantités radiologiques

◼ Dose Équivalente ou Dose Efficace1 Sv (Sievert) = 1 Gy × facteur physiologique

◼ Dose équivalente:H = D × WR

▶ ß, γ, μ : 1

▶ protons: 5

▶ neutrons: 5–20

▶ α, ions: 20

Ancienne unité :1 rem:Röntgen equivalent man≡ 10 mSv

Ancienne unité :1 rem:Röntgen equivalent man≡ 10 mSv

pondération radiologique type & énergie du rayt➔

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Calculs de dose

◼ Dose efficace:

◼ Période biologique(en cas d'ingestion/inhalation)

pondération tissulaire sensibilité des organes➔

E=∑OrganesH × WT

➔Période effective dans le corps en cas d'ingestion/inhalation

➔ à combiner à la période du RE

Tissus

Gonades 0.2 0.08 10.12 0.12 4

0.05 0.04 4

Sein 0.05 0.12 1Peau; Surface des os 0.01 0.01 2Cerveau; Glandes salivaires 0.01 2Autres tissus (∑) 0.05 0.12 1

1 1

WT

(CIPR60)

WT(CIPR103)

#Tissus

Moelle; Colon; Poumons; EstomacVessie; Foie; Œsophage; Thyroïde

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Radio-activité naturelle

◼ Cosmique (externe) : 0,36 mSv/aVoyage avion: http://www.sievert-system.org/

◼ Tellurique (externe) : 0,44 mSv/a▶ 238U, 40K, 232Th

▶ Région (Bretagne, Kerala, ...)

▶ Maison:

◆ Rayt gamma

● < 0.062 µSv/h dans 50% des logements ● > 0.1 µSv/h dans 5%

(Obs. de la Qualité de l'air intérieur http://www.air-interieur.fr)

◼ Interne : 1,6 mSv/a◼ Valeur moyenne en France : 2,4 mSv/a

(1 — 6 mSv/a)

Dans le monde: 1 — 70 mSv/an

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C'est arrivé près de chez vous...

http://criter.irsn.fr/exercice/acteur/ http://sws.irsn.fr/sws/mesure/index

~70nSv/h aux Ulis

http://www.mesure-radioactivite.fr/public/spip.php?page=carte

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Dose artificielle

Sources d'irradiation artificielle France Planete

médicale 1 0,4 à 1

industrielle 0,05 0,012

centrales nucléaires 0,01 0,0002

retombées d'essais nucléaires 0,01 0,01

TOTAL 1,07 mSv/a0,42 – 1 mSv/a

Plus les irradiations « volontaires »:

cigarette ⊃ 210Po et 210Pb: 10 pico-Bq/paquet (source) ~ 1μSv/cig→ 80 mSv/an sur 250 cm³

montres au tritium...cures thermales...

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Exposition médicale

Moyenne sur l'ensemble de la population 1 mSv/an

Examen Dose / mSv

Radiographie Thoracique 0,7 Crâne 2

Abdomen 3

Scanner abdominal 5–6 Crâne 1.5

Corps entier ~10

Radio dentaire (20 clichés) 0,36

Scintigraphie (qq 100 Mbq de 99mTc) thyroïdienne: 0,2 osseuse: 6

myocarde: 23

Traitements hyperthyroïdie 1 Sv

Traitements cancer 10 à 100 Sv

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Répartition des doses

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Statistique

----------

--x-------

--x-------effets stochastiquessomatiques

--x-------effets stochastiqueshéréditaires

--x-------

----------effet nul surl 'organisme

Cellule réparée

Cellule

mutée

effets déterministes

Mort immédiate

ou différée--x---------x---------x---------x-------

--x---------x-------

Dans le modèle lineaire sans seuil (CIPR) :Risque de cancer (∫ la vie) ~ + 4,8% / Sv

Risque de cancer « autres » (en Europe) ~ 30% Risque génétique ~ 0.8% / Sv

# Cancer poumon vs Expo radon ⇒http://fr.wikipedia.org/wiki/Faibles_doses_d%27irradiation

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Niveau Dose en une exposition

1000 mSv

Limite des effets déterministes : apparition de la fievre des radiations.

100 mSv Limite de l'effet statistiquement observable des exces de cancers sur les victimes de Hiroshima et Nagasaki.

Les systemes de réparation de l’ADN des cellules sont activés à des doses comprises entre 10 et 100 mSv.

10 mSv En dessous du seuil de 2 cGy on ne détecte plus d'augmentation de la fréquence d’aberrations chromosomiques.

Un scanner coronarien de dix coupes ~15 mSv; abdominal ~12 mSv.Les 0,5 million d'habitants des zones faiblement contaminées aux alentours de Tchernobyl recevront une dose cumulée sur 70 ans de l'ordre de 14 mSv.

1 mSv1000 µSv

Une exposition de l’ensemble de l’organisme à 1 mGy entraîne, en moyenne, la traversée de chaque cellule par un électron.

Scintigraphie osseuse ~ 4 mSv ; thyroïdienne ~ 2 mSv.

100 µSv Une radiographie des poumons entraîne une dose de 0,3 mSv à 1 mSv. Une radiographie dentaire correspond à une dose de 0,2 mSv. L'exposition moyenne due aux retombées des essais nucléaires atmosphériques a atteint un pic en 1963 avec 0,15 mSv.

10 µSv Un voyage Paris-New York aller et retour : 0,06 mSv

1 µSv Une cigarette ~7,3 µSv par cigarette (en + des goudrons cancérigenes).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Faibles_doses_d%27irradiation

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Les effets immédiat d'une irradiation forte

< 250 mSv Pas d'effet décelable

< 0.5 Sv Altération passagère du sang

> 0.5 Sv Anomalies minimes sur les prélèvements sanguins

1 Sv Fatigue, formule sanguine altérée, troubles digestifs

2 Sv Hospitalisation indispensable

3 Sv

5 Sv

8 Sv

10 Sv

Premiers signes cutanés, destruction des barrières immuno-logiques

DL50 (dose létale à 50 à 60 jours), 50% des irradiés meurent s'ils ne sont pas hospitalisés

DL90, 90% des irradiés meurent s'ils ne sont pas hospitali-sés

DL100, 100% des irradiés meurent s'ils ne sont pas hospita-lisés

Les effets dépendent de la rapidité du dépôt: ➔ Wikipedia: Syndrome d'irradiation aiguë

(excellent article incluant un historique des accidents d'irradiations)

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La radio-protection

◼ Justification de l’utilisation des RI:toute activité humaine susceptible d'entraîner une exposition aux RI doit être justifiée par les avantages qu'elle procure pour la société ( bénéfices > inconvénients )

◼ Limitation des doses individuellesles limites sont choisies suffisamment basses pour qu’aucun effet déterministe n 'apparaisse , et que la probabilité d'effets stochastiques soit « tolérable ou acceptable »

◼ Optimisation de la radioprotection : ALARA ALARA l'exposition des individus et des populations doit être maintenue au niveau le plus bas que l‘on puisse atteindre compte tenu des facteurs

◼ CIPRCIPR Commission Internationale de Protection RadiologiqueOrigine: Radiologistes

◼ 19901990 : publie rapport n°60 nouvelles recommandations directive de l’Union Européenne transposée dans les législations nationales

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Limites de doses

• Travailleurs exposés 20 mSv/an (dose efficace)◼ Peau 500 mSv (dose équivalente)◼ Cristallin 150 mSv (dose équivalente)◼ Femmes enceintes 1 mSv efficace sur l’enfant

• Public 1 mSv (~⟨dose méd. )⟩◼ Peau 50 mSv◼ Cristallin 15 mSv

probabilité de déces de 5 pour 1 million

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Profondeur de références

Corps entierDose efficace 10 mmTres pénétrants

ŒilDose équivalente au cristallin3 mmPénétrants

Peau et extrémités Dose équivalente à la peau0,07 mmPeu pénétrants

Contrôle radiologique

Grandeur d’influence

Profondeur de référence (d)

Rayonnements

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Mise en place

◼ Législation:▶ Le chef d'établissement est responsable de la sécurité

▶ aidé par la Personne Radio-Compétente (PCR)

➔ Définition de zone de travail

➔ Contrôles d'ambiance▶ PCR ➔ travail technique

◆ délimitation des zones (panneaux)

◆ contrôles d'ambiance (2 fois par ans)

◆ contrôle des équipements (2 fois par an)

Contrôle externe par Org. agréé1 fois par an}

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Définition de zones◼ Dans des conditions normales de travail (1607h/an)

▶ Une zone surveillée si E > 1 mSv/an▶ Une zone contrôlée si E ≥ 6 mSv/an

◼ Limites officielles

Rem: Elles peuvent être temporaires

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Zone « locales »

Au labo

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Les rayonnements dans la matière

Rayt Énergie / keV Parcours (~1/10) atténuation Danger

air alu pb peau

α 1000–6000 qq cm qq µm qq µm qq µm Ingestion / Inhalation

ß 100–2500 1 m mm 1/10 mm mm ~exponentielle

X 10-100 qq mm(–100 m) µm µm mm 1/r² peau/extrémités

γ 100–2000 600 m 20 cm 5 cm 70 cm 1/r² Irradiation

1/r² pourd < max

Ingestion /Inhalation

Irrad. extremités

➔ Blindage en alu/plexi pour les sources ß

➔ avec un support

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Règles de sécurité

◼ Affichées dans les zones de travail◼ 3 points:

1) ON NE MODIFIE PAS LES SOURCES

1) Emballage, labels, ...

2) ON ÉVITER DE S'EXPOSER

1) Éloignement des zones actives (doigts!!!)

2) Port de protection (gants)

3) Pas de consommation (solide, liquide, gazeuse) ou maquillage

4) Pas de travail avec une plaie ouverte

3) EN CAS DE PROBLÈME (BRIS, CHUTE, PERTE)

1) Se protéger ➔ Isoler la source / sortir & condamner la salle

2) On prévient immédiatement ➔ PCR, ACMO, Pompier, Collègues SANS s'éloigner (dissémination)

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Quelques sources scellées

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La dosimétrie

Le port d'un dosimètre est obligatoire pour les personnes travaillant avec des sources

▶ Passive: mesure a posteriori

◆ Dosifilms de période 1 (<20mSv/an) → 3 mois (<6mSv/an)

◆ sensibilité (actuelle): 0.2 mSv (bruit)

◆ Le dosimètre passif est individuel et nominatif,

◆ Il est obligatoirement porté à hauteur de la poitrineEn cas d’impossibilité, à la ceinture,

◆ En cas de port de tenue de protection individuelle, notamment les tabliers de plomb, le dosimètre se porte sous la protection.

◆ Nécessite 1 dosimètre témoin

▶ Opérationnelle: ~instantanée

◆ Appareils électroniques

◆ ➔ avenir

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Dosifilm

Pastille de plomb

Matière plastique (300 mg.cm-²)

5 mm Aluminium

0,2 mm Aluminium + 1,3 mm Cuivre 0,6 mm Cuivre

0,34 mm Cadmium + 0.6 mm Etain + 0,4 mm Plomb

1 mm Etain + 0,4 mm Plomb

Sans écran (face avant)

Film photographique

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Conditions de port

◼ Lors du travail avec une source◼ Lors du travail auprès d'un accélérateur

▶ si installation étrangère: prendre son dosimètre avec(sinon ➔ demande de relevé)

◼ Quand ne pas le porter:▶ hors du travail (expo professionnelle seulement!)

◼ Rangement:▶ à l'abri de la chaleur / humidité / source (!)

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Relevés de dose

◼ National▶ ➔ Système SISERI centralisé par l'IRSN

▶ Copie au Médecin du travail (pas au labo)

◆ Apprécie les écarts et les circonstances▶ Relevé individuel annuel

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Autour du labo

◼ Saclay ➔ Réacteur expérimental

◼ École Polytechnique▶ Chimie

◆ DCPH◆ (DCMR)

▶ Bio

◆ BIOC◆ ICSN

▶ Physique◆ LSI (Solides Irradiés): accélérateur

◆ PMC (mat. condensée)

◆ LULI (laser intenses)

◆ LOA (laser intenses)

◆ LPTP (Plasmas)◆ LLR (sources)

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Au labo

▶ 4 sources

◆ 228Th (α: 3.9 kBq), 90Sr (ß: 5.7 kBq, 325 kBq, 37 MBq)

◆ Utilisations

● CNAO, Harpo → Calibration▶ Locaux

◆ Stockage à la cave (onduleur)

◆ Pièces de test (électronique & atelier)

▶ Mouvement ➔ Cahier

▶ Nouvelle utilisation ➔ PCR:

◆ Disposition & analyse du poste de travail

◆ Signalisation

◆ Commandes > 6 mois!

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Retour...

▶ Informez vous!

◆ Base de donnée nucléïdes: Nudat2,

◆ Culture générale:

● http://www.laradioactivite.com/● Wikipedia: http://fr.wikipedia.org/wiki/Radioactivit%C3%A9● Effets biologiques aigus:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Syndrome_d'irradiation_aigu%C3%AB◆ Calculs de doses:

● Annuelle aux États-Unis:http://www.ans.org/pi/resources/dosechart/● Doses cosmiques en avion: http://www.sievert-system.org/

◆ Radio-protection:

● Site INRS: http://www.irsn.fr/● Site de ANS (Autorité de Sureté Nucléaire): http://www.ans.fr

◆ mon bureau...

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Japon

◼ Hier (21/03) : 2,6 millisieverts par heure à 500 mètres du réacteur 3, le plus radioactif.

▶ Au pire moment : la semaine dernière 400mSv/h à coté d'un des réacteurs.

◼ Mesures au KEK :

Normal ~ 0.07 – 0.09 μSv/h

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Matériel supplémentaire

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Statistique mortalité par cancer

Cause Monde en années perdues(*AF sub-Sah.)

France en années perdues

Tous cancer 10% 6%(2%*)

28% ➚➚(1% <35ans)(H/F ~ 2.2/1)1

19%

Maladies infectieuses & parasitaires

35% 45%(71%*)

7% 10%

Cardio-vasculaire 24% 33%

Accidents 9%

Grossesses 1% 1) Essentiellement à cause du tabac

Âge <15 ans 35-64 ans

Cancer 10% 42%

Cardio-vasculaire 18%

Accidents 50%

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Radiométrie

14C calibrationrapport moyen 14C /12C de 1,2×10-12

Variation anthropiqueénergie fossile

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Paratonnerres radioactifs

◼ 226Ra ou 241Am

▶ type mCi = 37 MBq

◼ Perte de l'information

◼ Entreposage sauvage

http://www.paratonnerres-radioactifs.fr/

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Apport à l'environnement

Étude de l'AIEA de 1980 (?) Lien Radioéléments naturels et artificiels dans l'atmosphere de la planete (pdf)

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Autres

◼ Détecteurs de fumée (dit «ioniques»)

▶ 241Am (T½=432 a) ~ 0,2μg ⇒ ~18kBq

▶ Danger « uniquement » en cas d'inhalation (α ⇥ peau, non assimilable par digestion)

▶ Recensement ASN (⊃ Projet d'arrêté de retrait, mars 2010) : 7 000 000 en France sur 300 000 sites.

▶ interdiction 2007; élimination en 2015(décret 2007-1582 du 7 novembre 2007)

◼ Fontaines au Radium

http://www.dissident-media.org/infonucleaire/radieux.html

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facteur de dosoe de l'iode 131

◼ http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/liode131.htm

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Autres

◼ Détecteurs de fumée (dit «ioniques»)

▶ 241Am (T½=432 a) ~ 0,2μg ⇒ ~18kBq

▶ Danger « uniquement » en cas d'inhalation (α ⇥ peau, non assimilable par digestion)

▶ Recensement ASN (⊃ Projet d'arrêté de retrait, mars 2010) : 7 000 000 en France sur 300 000 sites.

▶ interdiction 2007; élimination en 2015(décret 2007-1582 du 7 novembre 2007)

◼ Fontaines au Radium

http://www.dissident-media.org/infonucleaire/radieux.html