**Revue française de métrologie


n° 42, Vol. 2016-2, 17-26, DOI : 10.1051/rfm/2016007

Référence nationale pour la dosimétrie des rayonnements photoniques de haute énergie pour l’étalonnage des dosimètres et débitmètres de radioprotection

National reference for high energy photon dosimetry for calibration of radiation-protection dosimeters and dose-rate meters

 

Dorin DUSCIAC, Jean-Marc BORDY, Josiane DAURES et Valentin BLIDEANU

CEA, LIST, Laboratoire national Henri Becquerel (LNE-LNHB), Bât. 602 PC111, CEA-Saclay 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France, dorin.dusciac@cea.fr

Résumé : L’objet de cette étude est de proposer une solution pour répondre à la demande émise par les fabricants de dosimètres et les exploitants du secteur nucléaire pour disposer de faisceaux de photons de haute énergie (6 MeV à 9 MeV) afin de procéder à la caractérisation des dosimètres (test de type) en vue de leur mise sur le marché et de les étalonner. Les installations de production de rayonnements photoniques de haute énergie sont des installations « lourdes » et très rares (accélérateur de protons, réacteurs nucléaires type piles piscines...). L’utilisation d’un accélérateur médical permet de mutualiser les installations entre la radioprotection et la radiothérapie et de diminuer les coûts d’exploitation. Dans un premier temps, nous avons défini (par simulations de type Monte-Carlo) puis réalisé un ensemble cible de conversion électrons/photons-atténuateur-égalisateur, qui permet l’obtention d’un faisceau homogène de photons de haute énergie (énergie moyenne pondérée par la fluence égale à 6,17 MeV) pour la radioprotection à partir d’un faisceau d’électrons de 18 MeV, fourni par l’accélérateur linéaire médical du LNE-LNHB. Le faisceau ainsi obtenu est homogène en termes de kerma dans l’air sur une surface de (30 × 30) cm2 à 1 m. Dans un deuxième temps, nous avons fabriqué, assemblé et caractérisé deux chambres d’ionisation à cavité en graphite pour réaliser les mesures ionométriques. Pour l’une de ces chambres, nous avons mesuré le volume de collection des charges permettant ainsi de l’utiliser en tant qu’étalon primaires. L’autre chambre d’ionisation étant un étalon de transfert, elle a été étalonnée dans un faisceau de photons issu d’une source de 60Co et dans le faisceau de photons de haute énergie pour la radioprotection. Les mesures effectuées avec les chambres d’ionisation ont permis d’évaluer la valeur du débit de kerma dans l’air dans le faisceau de photons de haute énergie pour la radioprotection : celle-ci couvre une gamme entre 80 mGy·h-1 et 210 mGy·h-1, ce qui est compatible avec les besoins dans ce domaine. Enfin, nous avons calculé à l’aide de simulations de type Monte-Carlo des coefficients de conversion du kerma dans l’air vers les équivalents de dose pour des énergies de photons discrètes de 10 keV à 22,4 MeV dans des configurations géométriques spécifiques et pour la distribution spectrale de la fluence produite sur le LINAC du LNE-LNHB.

Abstract: In this work we present the results of the first part of a research project aimed at offering a complete response to dosimeter manufacturers and users of the nuclear industry demand for high energy (6 MeV–9MeV) photon radiation beams for radiation protection purposes. Classical facilities allowing for the production of high energy photonic radiation (proton accelerators, nuclear reactors) are very rare and need large investment for development and use. We thus propose a novel solution, consisting in the use of a medical linear accelerator, allowing for a significant decrease of all costs. Using Monte-Carlo simulations (MCNP5 and PENELOPE codes), we have built a specifically designed electron-photon conversion target allowing for obtaining a high energy photon beam (with an average energy weighted by fluence of 6.17 MeV) for radiation protection purposes. Due to the specific design of the target, this “realistic” radiation protection high energy photon beam presents a uniform distribution of air kerma at a distance of 1 m, over a (30 × 30) cm2 area. Two graphite cavity ionization chambers for ionometric measurements have been built. For one of these chambers we have measured the charge collection volume allowing for its use as a primary standard. The second ionization chamber is a transfer standard, as such it has been calibrated in a 60Co source, and in the high energy photon beam for radiation protection. The measurements with these ionization chambers allowed for an evaluation of the air kerma rate in the high energy photon beam for radiation protection: the values cover a range between 80 mGy·h-1 and 210 mGy·h-1, compatible with radiation protection purposes. Finally, we have calculated using Monte-Carlo simulations conversion coefficients from air kerma to dose equivalents in the range between 10 keV and 22.4 MeV, in specific geometrical set-ups, and for the spectral distribution of the fluence in the beam produced by the linear accelerator of LNE-LNHB.

Mots clés : coefficients de conversion, faisceaux de photons de haute énergie, radioprotection, cible de conversion électrons-photons, étalon primaire, étalon de transfert, chambre d’ionisation

Key words: conversion coefficients, high energy photon beam, radiation protection, electron-photon conversion target, primary standard, transfer standard, ionization chamber


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