Exposition accidentelle lors d'une manipulation en cristallographie

Détails: Catégorie parente: Fiches - Recherche & Enseignement; Catégorie : Cristallographie; Également disponible :; Publication : 7 avril 2005

France

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Circonstances

Lors d’une analyse en cristallographie, deux personnes ont manipulé l’échantillon alors que l'appareil à diffraction était en marche.
Le collimateur ainsi que la vitre plombée, qui sert normalement de protection, avaient été retirés pour intervenir sur l’échantillon soumis au rayonnement.
Ces deux personnes ne se sont pas aperçues que l’appareil était en marche. Le temps d’exposition a été estimé à 40 secondes et la distance séparant la source des manipulateurs était de 40 cm environ. Ce sont les mains des opérateurs qui ont été le plus exposées puisqu’elles ont traversé à plusieurs reprises le faisceau de RX.

Conséquences radiologiques

Les manipulateurs ne portaient pas de dosifilm. Ce n’est qu’après reconstitution de la manipulation avec exposition de deux dosifilms (un correspondant à l’exposition des mains et l’autre à celle de la poitrine des manipulateurs) que le développement a mis en évidence un équivalent de dose de 480 mSv (sur une surface de 2cm de diamètre) au niveau des mains et une dose équivalente inférieure à 0,1 mSv au niveau de la poitrine.

La dose reçue par les mains est pratiquement égale à la limite réglementaire d’exposition annuelle pour les travailleurs de catégorie A (500 mSv/an au niveau des doigts).

Etant donné l’équivalent de dose élevé reçu au niveau des mains, les manipulateurs ont subi un examen clinique de ces dernières (les résultats ne sont pas connus).

Leçons à tirer de l'incident

Sur ce genre d'appareil, le débit de dose peut aller jusqu'à 340 Gy/min (sans collimateur). L'utilisation de ce type d’appareil peut conduire à des expositions importantes mais localisées au niveau des mains lors de la manipulation de l'échantillon alors que l'appareil est sous tension. Pour cette raison, les conditions d'utilisation devraient être rappelées aux utilisateurs sur la vitre de protection.
Les utilisateurs de ce type d’appareil devraient être munis de deux dosifilms (un au niveau du poignet et un au niveau de la poitrine) permettant d’évaluer la dose reçue au niveau des mains et de la poitrine.
L’arrêt du rayonnement devrait être effectif dès lors que la vitre plombée de protection ou le collimateur est retiré.
Il faut souligner la persistance du risque d'exposition pendant les opérations de maintenance, qui doivent être effectuées par le constructeur, sur ce type d'appareil du fait du déverrouillage des sécurités. Le déverrouillage des sécurités devrait être réservé au constructeur.

Fonctionnement schématique d'un tube de cristallographie

Cette vue schématique représente un tube à rayons X utilisé en cristallographie. Le tube est inséré dans une protection étanche aux rayons X appelée gaine. Celle-ci n'est pas représentée ici, seuls les accessoires indispensables à la compréhension du montage ont été dessinés.
Le filament produit par émission thermoionique un nuage d'électrons.

Allumer le filament

Lorsqu'une tension est appliquée entre le filament qui sert alors de cathode et l'anticathode, des rayons X sont émis par cette même anticathode.

Appliquer la haute tension

Pour un tube dont l'anticathode est en cuivre, 40 kV et 30 mA sont des valeurs couramment utilisées.
Deux phénomènes physiques, la fluorescence et le freinage, se superposent pour fournir un faisceau de rayons X.
Ces rayons X sortent du tube, en verre, par une fenêtre généralement en béryllium, transparente dans le spectre d'émission.
Les rayons sont arrêtés par un obturateur (shutter) et la fenêtre de gaine, tous deux en plomb.
Sur ce schéma, on n'a représenté qu'un seul ensemble obturateur/fenêtre de gaine. mais un tube et sa gaine ont généralement 4 sorties dont 2 sont parfois utilisées, rarement plus et le plus souvent une seule.
La fenêtre de gaine est l'ultime sécurité pour prévenir une ouverture intempestive de l'obturateur. Elle est actionnée mécaniquement lors de la mise en place du dispositif expérimental et revient à sa position de repos par l'action d'un ressort.
Lorsque la fenêtre de gaine est ouverte, un contact autorise la commande d'ouverture de l'obturateur.

Le fonctionnement des sécurités est respecté, ouvrir l'obturateur

Les sécurités ont été forcées, ouvrir l'obturateur

fff1 — On peut intercaler un filtre dont la nature est adaptée au spectre émis. Ce filtre coupe brutalement par le phénomène de discontinuité, le rayonnement de plus faible longueur d'onde, donc de plus forte énergie.
Enfin, un premier voyant indique la présence des rayons X et un second voyant l'ouverture du shutter.

Radioprotection

Ne pas empêcher le fonctionnement de la sécurité "fenêtre de gaine" en maintenant celle-ci artificiellement ouverte par un blocage mécanique volontaire.
Veiller à ce qu'il n'y ait aucune discontuinité entre le tube et le montage expérimental. Bien positionner les collimateurs.
Utiliser le filtre adéquat dans la mesure où cela est possible pour atténuer le rayonnement inutile et indésirable en radioprotection.
Ne pas augmenter inutilement la haute tension. N'oubliez pas que le fond continu obtenu par freinage est proportionnel au carré de la tension. Il n'est généralement pas utile d'augmenter la haute tension au delà 3 ou 4 fois la tension nécessaire pour obtenir la raie d'émission. Pour le cuivre dont la raie K alpha1 est de 8.04 keV, une tension de 35 kV est largement suffisante.
Vérifier le fonctionnement des voyants.
Lors du contrôle des fuites, faire le tour complet de la gaine. Des vis manquantes, un interstice entre le tube et la gaine par exemple peuvent laisser un passage au rayonnement de fuite.
Eviter au maximum d'approcher l'échantillon lorsque le rayonnement est présent. Lors des réglages, qui devraient être réservés à un personnel limité en nombre et suffisamment formé, utiliser un verre au plomb, des gants plombés.
Privilégier le dosimètre d'extrémité (bague) qui est le mieux adapté.