FORMULES de PHYSIQUE
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RAYONNEMENTS et SANTé HUMAINE
-rayonnements et santé humaine
Les incidences sur la santé humaine (et celle des autres êtres vivants) de tous les rayonnements ionisants ou lumineux est résumée ci-après:
Pour les définitions, voir aussi les chapitres dosimétrie , champs d'induction électrique et magnétique
DONNEES GENERALES
Il existe plusieurs types de risques :
1-risques des rayonnements à court terme >> coup de laser dans l'œil, ou réception d'une importante dose (nom d'une puissance) malgré un temps de réception assez court
Il s'agit ici de données faisant intervenir la puissance (énergie instantanée, dite dose intégrale) ou encore la distance (proximité des champs électromagnétiques)
11.PUISSANCE PURE
Elle est dite puissance dosimétrique ou dose intégrale
Exprimée en Sievert par seconde ou Sv/s (équivalant à 1 Watt)
La limite à ne pas dépasser est de 10-2 Sv/s soit 10 millisievert par seconde
12.SOUS FORME de PUISSANCE DIFFUSEE par un GRAND NOMBRE de PARTICULES
Elle est dite radioactivité
Exprimée en Becquerel (Bq) qui est un nombre de particules subies par un corps en un temps donné. C'est en fait une forme déguisée pour exprimer la puissance reçue de la part d'un paquet de particules
Nota : le Curie (symbolisé Ci) fut une unité de radioactivité (valait 3,7.1010 Bq)
Rappel : la période d’une substance radioactive (ou demi-vie) est la durée pendant laquelle le corps a perdu la moitié de sa masse
La radioactivité est dénommée très faible (si < 10² Bq)--faible (entre 103 et 105 Bq)--moyenne (entre106 et 109 Bq) --et forte (si > 109 Bq)
Un homme de poids moyen a une radioactivité personnelle de 103 Becquerels, à cause des éléments naturellement radioactifs reçus par sa respiration (dont le radon) et son alimentation (dont le 40K)
Radioactivité (en Bq) de l'eau de mer(102)--de l'uranium 238(107 )--du polonium 210 (2.1017 )-- du lait(80)-- du corps humain(103)-- du granit(103)
Dangerosité pour l’homme (surajoutée à sa radioactivité naturelle) >>
au-dessus de 1.300 Becquerels
13.PUISSANCE MASSIQUE
Elle est dite débit d'équivalent de dose
C'est (p’è) exprimée en Sv/s (et parfois en mSv/an qui vaut 10-10Sv/s)
Cette puissance massique est dénommée aussi D.A.S.(débit d'absorption spécifique) --ou SAR aux USA--
Quantité issue des conditions ambiantes naturelles : 2,3 mSv/an --
Quantité (à ajouter) due aux causes artificielles: 1 mSv/an --
Quantité subie par un radiologue1 mSv/an --
Limite maximorum autorisée en France dans l'industrie:
< 150 millisievert par an pour le haut du corps et 500 mSv/an aux extrémités du corps--
Limite en France pour le public : 10% des valeurs précédentes--
Limite en Europe = 20 mSv/an (ou 100 sur 5 ans)--Limite Etats-Unis : 50 mSv/an
Nota : 1 seul électron β par cm² et par seconde équivaut à 10-9 Sv/s
(on trouve aussi cela exprimé sous une valeur équivalente en W/kg, soit 200 W/kg ou 2 Watts par 10 grammes de tissu humain)
2-risques des rayonnements à moyen ou long termes
Il y a rattrapage partiel par l'organisme des lésions subies, plus ou moins réversibles
On se réfère surtout à la totalité d'énergie incorporée, donc :
21.SOUS FORME d'ENERGIE PURE
Elle est dite doseou mieux > > dose énergétique ou énergie ionisante
L'unité de Dose énergétique est le Sievert-kilogramme(Sv-kg) qui équivaut à 1 Joule
Cas particulier pour rayons genre U.V. ou lumière intense : dose photothérapique avec comme unité le Finsen-seconde (soit 3.10-5 J)
Le Finsen est en effet une unité de puissance (valant 10-6Watts) et on considère qu'un patient la reçoit pendant 30 secondes, sous forme de rayon U.V. de longueur d’onde de 2,97.10-7m.
On la dénomme dose intégrale dansle cas où toute la masse totale d’un corps est soumise au rayonnement
Elle s'exprime en Gray-kg (qui équivaut à 1 Joule)
22.SOUS FORME d'ENERGIE en PÉNÉTRATION
Elle est dite T.L.E ou énergie linéique (de dose) ou pouvoir d’arrêt
Exprimée en en Sv-kg/m (= 1 J/m) >>> pas de norme disponible
23.SOUS FORME d'ENERGIE dans une MASSE
Elle est dite énergie massique spécifique (corrigée) ou dose équivalente ou (E.B.R) ou dose efficace
Exprimée usuellement en milliSievert (mSv) (soit 10-3 J/kg), c'est une énergie ionisante que reçoit le corps, pendant le temps où il est soumis aux rayons et qu'on estime répartie dans la masse corporelle
Quelques valeurs pratiques de dose efficace ou EBR (en milliSievert) >>>
Limite recommandée = 1 millisievert -- Un voyage avion long-courrier = 1 à 2 mSv --
1 an en orbite pour 1 astronaute = 100 msV -- 1 grosse scintigraphie ou radio = 1 à 2 mSv –1 scanner = 10 mSv
Début rapide de troubles = 1000 mSv -- Début de troubles quelques années après, comme à Nagasaki = 100 mSievert -- 1 journée à Fukushima = 10 mSv –
1 intervention d'un travailleur à Tchernobyl = 100 mSv – Signes cliniques(1 Sv)--
Limite médicale de dose léthale = 17 Sieverts (ce qui correspond à plus de 1000 Joules, soit l'énergie de 100 forts coups de poing)--
On utilise par ailleurs l'énergie massique dite dose absorbée ou kerma
Exprimée en Gray(Gy) (= 1 J/kg)
Limite recommandée 5 Grays--Limite létale 600 Gy
Les Grays concernent plus des incidences physiques sur le corps, que des incidences biologiques, comme les Sieverts
On utilise enfin la radioactivité spécifique
Exprimée en Becquerel par kilo (Bq/kg)
D'une part, on parle de la radioactivité spécifique contenue dans les éléments qui nous entourent (déchets radioactifs très longue durée = 1015 Bq/kg, sols naturels = 200)
D'autre part, on parle de la radioactivité spécifique des produits que l'on ingurgite , sachant par ailleurs que le corps humain contient en permanence de 120 à 150 Bq/kg
Limite recommandée selon les produits à ingérer = 300 à 3000Becquerels/kg
24.SOUS FORME d'ENERGIE sur une SURFACE de RÉCEPTION
Elle est dite énergie surfacique (de dose) ou exposition dosimétrique
Exprimée en en Sv-kg/m² (= 1 J/m²) >>> pas de norme disponible
On utilise par ailleurs la radioactivité superficielle
Exprimée en Becquerel par mètre carré (Bq/m²), c'est le nombre de particules réparties (ou tombées) pendant un certain temps, sur une certaine surface
Limite raisonnable environ 1000 Becquerels/m² (retombées de Tchernobyl en France # 4.000)
On évoque parfois la radioactivité volumique, exprimée en Becquerel par m3 (Bq/m3 )
Exemple de certains matériaux de constructions, issus de sols naturellement radioactifs = 300 à 500 Bq/m3
Limite recommandée 100 Becquerels/m3(et 300 Bq/m3 pour courte durée)
3-risques liés au champ électromagnétique
31.CHAMP D'INDUCTION ÉLECTRIQUE (E)
Exprimé en Volt par mètre (V/m)
Les valeurs réelles moyennes émises par les appareils usuels vont de 2
(proximité de micro-onde) , à 6 (téléphone portable, ou proximité de plaque de cuisine
à induction) et même jusqu'à 35 pour des appareils industriels
La limite sans risque pour la santé est de 40 à 100 Volts/mètre(selon distance)
Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques dont la fréquence est comprise entre 3.108 à 3.1011 Hz (soit 3.102 à 3.105 MHz)
donc leurs longueurs d'ondes sont entre 1m et 1mm.
Les émetteurs de micro-ondes sont surtout
-les fours (à micro-ondes) dont le champ d'induction électrique ambiant E va de 3 V/m (prés du four) à 0,3 V/m (à 1m.)
-les téléphones portables, pour lesquels E va de 0,5 V/m (zone plein air) à 5 V/m (zone renfermée)
-les bornes d'émission (Wi-Fi ou Télécom) ou antennes (radio, télé) pour lesquels E va de 0,5 V/m (moyenne distance) à 2 V/m (faible distance)
-limites pour la sécurité des personnes
Les normes sont variables selon les pays et se réfèrent (pour les champs E) à 2 grandeurs:
-la puissance surfacique pour utilisation d'appareils à induction ; elle est comprise entre 0,1 et 4 Watts/m²
-le champ d'induction électrique ; il est compris entre 6 et 40 Volts par mètre
32.CHAMP D'INDUCTION MAGNÉTIQUE
Les champs magnétiques B auxquels sont soumis les hommes sont en général
exprimés en microTesla (μT)
Leurs valeurs sont les suivantes :
appareil électroménager(0,1 à distance de 1 m.)--couverture chauffante(4)--
piéton dans la rue(0,2)--proximité de 30m d'une ligne très H.T. de 400
kV(12)- proximité d'une ligne de 90 kV(1)--proximité à 100 m d'une ligne à
H.T. de 400 kV(1) et d'une ligne de 90 kV(0,1)
Limite administrative recommandée pour la santé (< 0,3 microTesla)
Par ailleurs, la puissance surfacique des appareils à induction est comprise entre 0,1 et 4 W/m², mais diminue vite avec la distance
33.LASER
Les impacts rétiniens sont dangereux, quelle que soit la puissance de l'appareil