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Les doses absorbées

Le Gray : unité de dépôt d’énergie des rayonnements

On définit cette dose comme l’énergie déposée par les rayonnements dans un échantillon de matière. Une source radioactive émet dans toutes les directions. Une partie des rayonnements est absorbée par l’air, les écrans mis en place, les matériaux rencontrés avant d’atteindre l’échantillon. La dose de dépôt d’énergie tient compte de ces facteurs géométriques et de ces absorptions en cours de route. La dose d’énergie se calcule aussi en fonction de l’activité de la source et de l’énergie moyenne déposée par le rayonnement dans l’échantillon. Ce calcul est difficile. Dans la pratique on utilise des dosimètres pour évaluer ces doses.

Une dose locale d’exposition
En radioprotection et en médecine, on s’intéresse aux dépôt local d’énergie des rayonnements dans des organes ou tissus sensibles. Ainsi, on s’intéressera lors d’une radiothérapie pulmonaire à l’énergie déposée localement par les rayons dans les poumons. Mais la source des radiations peut être aussi interne : des atomes d’iode radioactifs se fixent sur la thyroïde le temps d’une scintigraphie ou à la suite d’une ingestion accidentelle. La dose significative est alors l’énergie déposée dans cette glande. L’unité de dose, le gray, équivaut à 1 Joule d’énergie absorbée par kilogramme de matière.
© IN2P3 ©

L’énergie des rayonnements varie beaucoup d’une source à l’autre : de quelques milliers d’électronvolts pour les bêta du tritium aux 8,8 millions d’électronvolts des alpha du polonium-212. L’énergie des rayons alpha et bêta est généralement totalement absorbée dans le milieu. Le dépôt d’énergie des photons gamma, délocalisé, se fait dans un grand volume.

L’unité de dose est le gray (Gy), qui correspond à une énergie d’origine radioactive déposée équivalente à un joule par kilogramme de matière. Du point de vue de l’énergie, il s’agit d’un dépôt minime. Il faudrait 4000 grays pour élever la température de l’eau de 1°C. Mais il ne s’agit pas d’une énergie distribuée dans tout un volume comme la chaleur ordinaire. Elle est au contraire très localisée et concentrée le long du trajet de particules ionisantes.

Dans le cœur des réacteurs ou dans les détecteurs des expériences effectuées auprès des grands accélérateurs, les matériaux sont exposés à de très fortes irradiations, et leurs qualités physiques ou mécaniques peuvent se dégrader avec le temps.

Pour le vivant, le gray est l’unité de dose à considérer pour des expositions courtes ou intenses. La dose due à une radiographie pulmonaire est de 1 milligray, mais le corps est capable de supporter des doses de 50 grays comme en radiothérapie. Ces doses qui se traduisent par des destructions massives de cellules, sont supportées parce qu’elles sont localisées.