Article published by EDP Sciences and available at http://www.radioprotection.org or http://dx.doi.org/10.1051/radiopro/1991004

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Radioprotection, GÉDIM 1991 Vol. 26, N° 1, pages 51 à 64

Dosimétrie des doses élevées par thermoluminescence

des pics profonds

du fluorure de lithium : FLi : Mg, Ti

M i c h e l ESPAGNAN*, Pierre PLUME*, G é r a r d M A R C E L L I N *

(Manuscrit reçu le 28 décembre 1989)

RÉSUMÉ Cette communication constitue une contribution à la mesure des doses élevées (de l'ordre de 10⁴ Gy) au moyen de la technique de thermoluminescence des pics profonds (VIII et IX) du fluorure de lithium FLi : Mg, Ti (TLD 700). On montre que l'utilisation de lecteurs performants associés à ces matériaux fait, maintenant, de la thermoluminescence, une technique très compétitive par rapport aux autres (films spéciaux, RPE, etc.) dans cette gamme de doses, et facile d'utilisa- tion. De plus, la précision des résultats obtenus peut être de quelques pour cent.

Ses applications dans le domaine industriel, médical, agro-alimentaire sont nombreuses et d'un grand intérêt.

ABSTRACT The aim of this technical note is to contribute to high dose measurements (about 10⁴ Gy) by the use of thermoluminescence high temperature peaks (VIII, IX) of lithium fluoride FLi : Mg, Ti (TLD 700). High quality readers used with these mate- rials now make thermoluminescence a very competitive technique that compa- res with other ones (special films, EPR, etc.) in these dose ranges and easy to set off. The result accuracy may be a few per cent. There are many interesting appli- cations in fields such as industry, medicine and food irradiation.

I N T R O D U C T I O N

La d o s i m é t r i e d e s f o r t e s d o s e s p e u t ê t r e e f f e c t u é e au m o y e n d e s m a t é r i a u x d o s i m é t r i q u e s les p l u s d i v e r s . En effet, c e r t a i n s l a b o r a t o i r e s , d e par le m o n d e , u t i l i s e n t d e s t e c h n i q u e s variées. On p e u t c i t e r : la m e s u r e par résonance paramagnétique (RPE) d e l'alanine [8, 10], les f i l m s d e p o l y m é t h y l m é t a c r y l a t e [ 9 ] , la m e s u r e par r é s i s t a n c e é l e c t r i q u e d e c o n d u c t e u r s o r g a n i q u e s [2], etc.

N o t r e l a b o r a t o i r e , ayant a c q u i s u n e e x p é r i e n c e c e r t a i n e en m a t i è r e d e t h e r m o l u m i n e s c e n c e , s'est o r i e n t é vers la m e s u r e d e d o s e s é l e v é e s (de l'ordre d e 1 0⁴ G r a y ) au m o y e n d e c e t t e t e c h n i q u e .

* Etablissement Cogéma de Marcoule, Service de protection contre les rayonnements, Laboratoire de dosimétrie, BP 170, 30205 Bagnols-sur-Cèze Cedex.

RADIOPROTECTION, V O L 26 - 0033-8451/1991/51/$ 5.00/ © G é d i m . Article published by EDP Sciences and available at http://www.radioprotection.org or http://dx.doi.org/10.1051/radiopro/1991004

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M. ESPAGNAN, P. PLUME, G. MARCELLIN

Dans c e d o m a i n e , divers matériaux t h e r m o l u m i n e s c e n t s o n t fait l'objet d ' é t u d e sur les pics p r o f o n d s . Nous p o u v o n s citer :

— l'alumine ( A l²0³) [5, 14, 17] ;

- l e s u l f a t e de c a l c i u m ( S 0⁴C A ) [ 1 4 ] ; - l e f l u o r u r e de l i t h i u m [7, 13, 16].

Utilisant d e m a n i è r e courante c e d e r n i e r matériau (FLi), nous avons d é c i d é d e l'utiliser p o u r la mesure des d o s e s élevées. De plus son Z effi- c a c e (8,2) s'adapte b i e n aux a p p l i c a t i o n s q u e nous avons m e n é e s et d o n t l'une est d é c r i t e plus loin.

Ce r a p p o r t p r é s e n t e les principaux résultats o b t e n u s dans ce d o m a i n e par n o t r e l a b o r a t o i r e et m o n t r e s u r t o u t que, grâce à l'emploi de m a t é - riaux et d e l e c t e u r s t r è s p e r f o r m a n t s , la m e s u r e de tels niveaux de doses par c e t t e t e c h n i q u e p e u t se f a i r e de m a n i è r e routinière, sans p r é c a u t i o n s p a r t i c u l i è r e s .

I. MATÉRIAUX UTILISÉS

Les p r i n c i p a l e s c a r a c t é r i s t i q u e s d u d o s i m è t r e utilisé, le TLD 700 de Harshaw, s o n t les suivantes :

— f l u o r u r e d e l i t h i u m à 99,99 % de⁷L i ;

- p a s t i l l e c a r r é e d e 3,175 m m d e c ô t é et 0,889 m m d ' é p a i s s e u r ;

— lot d e d o s i m è t r e s triés à ± 5 % par le fabricant.

II. APPAREILLAGE UTILISÉ

C o m m e le m o n t r e la f i g u r e 1, l'ensemble de mesure c o m p r e n d :

— un l e c t e u r de t y p e Harshaw 4000, autorisant n o t a m m e n t :

• d e s t e m p é r a t u r e s de c h a u f f a g e allant jusqu'à 400 °C,

• une vitesse d e chauffe minimale d e 1 °C/s ;

— une t a b l e t r a ç a n t e reliée au lecteur p e r m e t le suivi des c o u r b e s de t h e r m o l u m i n e s c e n c e et des profils d e t e m p é r a t u r e ;

— un m i c r o - o r d i n a t e u r HP V e c t r a (disque dur de 40 Mo) relié au lecteur et à s o n i m p r i m a n t e .

Un l o g i c i e l spécialisé p e r m e t :

• de visualiser sur l'écran du m o n i t e u r v i d é o l'évolution des c o u r b e s de t h e r m o l u m i n e s c e n c e e n t e m p s réel.

• le s t o c k a g e et l'impression de c e s dernières.

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DOSIMÉTRIE DES DOSES ÉLEVÉES PAR THERMOLUMINESCENCE DES PICS PROFONDS DE FLi : Mfl, Ti

HP VECTRA IMPRIMANTE

Fig. 1. — Schéma de l'ensemble de mesure.

III. S Y S T È M E D ' É T A L O N N A G E ET D'IRRADIATION

Il est c o n s t i t u é p a r un i r r a d i a t e u r au^{1 3 7}C s d o n t le d é b i t d e d o s e est d e 2 . 1 0⁴ G y . h^{- 1} à ± 5 % (les d o s e s s o n t e x p r i m é e s e n g r a y d a n s le t i s s u s o u s 3 0 0 m g . c m "², p a r c o n v e n t i o n ) . L ' é t a l o n n a g e a é t é a f f i n é par RPE sur l'alanine q u i a é t é c o n s a c r é e r é c e m m e n t c o m m e r é f é r e n c e p o u r les f o r - t e s d o s e s [ 1 8 ] .

IV. C O N D I T I O N S G É N É R A L E S D'EXPÉRIMENTATION

La g a m m e d e d o s e é t u d i é e s ' é t e n d d e 1 0³ à 1 0⁴ Gy. Les c o n d i t i o n s e x p é r i m e n t a l e s s o n t les s u i v a n t e s (et i d e n t i q u e s p o u r t o u s les d o s i m è t r e s d u lot c o n s i d é r é ) :

a) n e c o n n a i s s a n t p a s l ' h i s t o r i q u e des d o s i m è t r e s , a v a n t c h a q u e i r r a d i a - t i o n , c e u x - c i s o n t p o r t é s à 4 0 0 °C p e n d a n t 10 m i n et à 100 ° C p e n d a n t

15 m i n , d a n s un f o u r , a f i n d e vider c o m p l è t e m e n t les p i è g e s (mise à z é r o ) ;

b) i r r a d i a t i o n ; c) l e c t u r e .

Les d o s i m è t r e s n e s o n t pas e n s u i t e réutilisés. Ils p r é s e n t e n t , à p l u s f a i b l e s d o s e s n o t a m m e n t , u n e baisse t r è s n e t t e d e leur s e n s i b i l i t é sur les p i c s h a b i t u e l l e m e n t utilises (III, IV, V) et é g a l e m e n t d e m o i n d r e e n v e r g u r e sur les p i c s p r o f o n d s [ 3 ] .

V O L 26 - N° 1 53

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V. RECHERCHE DES PICS P R O F O N D S V. 1 . E x t r a c t i o n d e s p i c s

Diverses lois d e chauffage o n t é t é a p p l i q u é e s et g r â c e à l'utilisation d e f a i b l e s p e n t e s d e c h a u f f a g e s (1 ° C s^{- 1}) , elles p e r m e t t e n t d'extraire et d e m e t t r e en é v i d e n c e les pics p r o f o n d s , utilisés p o u r la d o s i m é t r i e des d o s e s élevées. La f i g u r e 2 présente, par e x e m p l e , la c o u r b e d e t h e r m o l u - m i n e s c e n c e d'un FLi irradié à 5 000 Gy, e n utilisant une loi d e c h a u f f e à faible p e n t e , 1 °C s "¹.

•c A

Fig. 2. — Courbe de thermoluminescence d'un FLi.

Les p i c s III, IV et V sont utilisés en d o s i m é t r i e d e r o u t i n e . La t e m p é - r a t u r e d ' e x t r a c t i o n e s t de l'ordre d e 2 0 0 °C p o u r le pic V, par e x e m p l e . Les p i c s c o r r e s p o n d a n t aux p i è g e s les plus p r o f o n d s (VI, VII, VIII et IX) sont e x t r a i t s à d e s t e m p é r a t u r e s plus élevées, vers 3 5 0 °C p o u r le pic IX (fig. 2). D'autres c y c l e s de c h a u f f a g e p e r m e t t e n t d e m i e u x s é p a r e r des g r o u p e s d e p i c s . La figure 3 m o n t r e l ' e x t r a c t i o n des 5 p r e m i e r s pics, l o r s q u e l'on i n t e r r o m p t la m o n t é e e n t e m p é r a t u r e à 216 °C. Les pics VI à IX s o n t o b t e n u s e n r e p r e n a n t le c h a u f f a g e à partir d e 2 1 6 °C (fig. 4).

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DOSIMÉTRIE DES DOSES ÉLEVÉES PAR THERMOLUMINESCENCE DES PICS PROFONDS DE FLi : Mg, Ti

'C • DOSE APPUQUEE : 5000 Gy

V

Flg. 3. — Extraction dés pics I à V.

V.2. C o m m e n t a i r e s

O n c o n s t a t e q u e les p i c s i n t é r e s s a n t les f o r t e s d o s e s (VI à IX) s o n t d i f f i c i l e m e n t s e p a r a b l e s , l'ensemble p r é s e n t a n t une s t r u c t u r e c o m p l e x e . Les pics s ' i n f l u e n c e n t m u t u e l l e m e n t les u n s les autres. Certains a u t e u r s [16] o n t c o n s t a t é q u e , d a n s c e r t a i n e s c o n d i t i o n s , 25 % d u signal dû a u pic VII se s i t u e s o u s le p i c V. Des m é t h o d e s de d é c o n v o l u t i o n d e s signaux s o n t e n c o u r s d ' é t u d e p o u r s é p a r e r c h a c u n des p i c s [ 1 1 , 1 6 ] .

Des p i c s e n c o r e plus p r o f o n d s o n t é g a l e m e n t été o b s e r v é s à d e s t e m - p é r a t u r e s d ' e x t r a c t i o n plus é l e v é e s [3] : le pic n o t é X (à 4 2 2 °C) et u n a u t r e p i c (à 4 6 5 °C). M a l g r é la l i m i t e s u p é r i e u r e en t e m p é r a t u r e d e n o t r e l e c t e u r (400 °C), le faible c h a n g e m e n t d e p e n t e q u e l'on d i s t i n g u e a p r è s le pic IX (fig. 4) p e u t ê t r e d û à u n e a m o r c e d e vidage d e s pièges a s s o c i é s au pic X.

Les r é s u l t a t s p r é c é d e n t s m o n t r e n t q u e l'on p e u t e f f e c t u e r un r e g r o u - p e m e n t d e p i c s (VI et VII), (VIII e t IX) p o u r e f f e c t u e r la d o s i m é t r i e d e s f o r t e s d o s e s . C'est d a n s c e t t e o p t i q u e q u e nous avons alors r e c h e r c h é des c y c l e s d e t e m p é r a t u r e s élevées.

V O L 26 - N° 1 55

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M. ESPAGNAN. P. PLUME, G. MARCELLIN

Flg. 4. — Thermoluminescence des pics profonds VI à IX.

V I . ÉTUDES DES PIÈGES P R O F O N D S (VIII ET IX)

L ' e x p é r i e n c e a m o n t r é q u e seuls les pics VIII et IX sont i n t é r e s s a n t s p o u r la g a m m e d e d o s e s é t u d i é e (de 1 0³ à 1 0⁴ Gy). En effet, les pics VI et VIII p r é s e n t e n t r a p i d e m e n t u n e s a t u r a t i o n d u signal à partir d e 1 0³ Gy. A p r è s d e multiples essais, une p r o c é d u r e e x p é r i m e n t a l e d e lec- t u r e d e s p i c s p r o f o n d s a été mise au p o i n t , aussi bien p o u r les é c h a n - tillons q u e p o u r les étalons.

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a) Cycle 1

Il p e r m e t le vidage d e s pics III, IV, V. Il assure é g a l e m e n t l'extraction et la l e c t u r e d u signal issu d e s pics VI et VII.

b) Cycle 2

Il p e r m e t l'extraction et la m e s u r e des signaux issus des pics VIII et IX.

Le, 1^{e r} c y c l e de c h a u f f a g e , o u t r e le fait qu'il p e r m e t de vider les pics inférieurs s a t u r é s non utilisés (III à VII), p o s s è d e un autre avantage.

Aux niveaux d e d o s e s qui n o u s i n t é r e s s e n t ( 1 0³ à 1 0⁴ Gy), les pastilles de FLi se c o l o r e n t très f o r t e m e n t . La c o l o r a t i o n va d u j a u n e au brun f o n c é l o r s q u e la d o s e a u g m e n t e . Les c e n t r e s c o l o r é s c r é é s en très g r a n d n o m b r e s o n t r e s p o n s a b l e s d e ce p h é n o m è n e . Ce 1^{e r} c y c l e a d o n c é g a l e m e n t p o u r effet de r a m e n e r les d o s i m è t r e s à leur c o l o r a t i o n initiale, soit b l a n c h e . C e c i a p o u r c o n s é q u e n c e d e r a m e n e r la t r a n s m i s - sion o p t i q u e des cristaux à la valeur initiale pour le 2^e c y c l e .

L ' e x p é r i e n c e c r o i s s a n t e dans c e t t e p r a t i q u e nous a a m e n é s à a p p o r t e r d e s a m é l i o r a t i o n s t e c h n i q u e s s i m p l e s mais ayant des c o n s é - q u e n c e s i m p o r t a n t e s , n o t a m m e n t sur l ' e x p l o i t a t i o n c o u r a n t e de c e t t e t e c h n i q u e . Un c a c h e a n o t a m m e n t é t é i n t r o d u i t e n t r e le p h o t o m u l t i p l i - c a t e u r et le d o s i m è t r e au c o u r s du 1^{e r} c y c l e d e c h a u f f a g e . Ce dernier ne servant qu'à vider les pics n o n utilisés, cela p e r m e t d'éviter l ' é b l o u i s s e m e n t d u PM malgré un réglage très bas d e la THT d e ce dernier. Le 2^e c y c l e de c h a u f f a g e p e u t alors s'appliquer i m m é d i a t e m e n t après, la s t a b i l i s a t i o n d u PM entre les d e u x c y c l e s d e v e n a n t inutile.

Cela r é d u i t c o n s i d é r a b l e m e n t le t e m p s d ' e x p l o i t a t i o n , La f i g u r e 5 m o n t r e un e x e m p l e de c o u r b e de t h e r m o l u m i n e s c e n c e des pics vidés par le c y c l e 1 de c h a u f f a g e . La f i g u r e 6 d o n n e les m ê m e s p a r a m è t r e s p o u r les p i c s VIII et IX e x t r a i t s par le 2^e c y c l e de c h a u f f a g e . La dose a p p l i q u é e est de 5 0 0 0 Gy.

VOL. 26 - N° 1 57

VI.1. P r o c é d u r e e x p é r i m e n t a l e Elle est d é f i n i e c i - a p r è s :

1) c h a u f f a g e des d o s i m è t r e s dans un f o u r c o m m e é n o n c é a u p a r a v a n t ; 2) i r r a d i a t i o n des d o s i m è t r e s : les é t a l o n s s o n t irradiés e n t r e 1 0³ et

1 0⁴ Gy ;

3) l e c t u r e d e s d o s i m è t r e s s e l o n deux c y c l e s de c h a u f f a g e , qui s e r o n t p r é c i s é s par la suite sur les figures :

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DOSIMÉTRIE DES DOSES ÉLEVÉES PAR THERMOLUMINESCENCE DES PICS PROFONDS DE FU : Mg, Ti

VI.2. R é p o n s e d e s p i c s (VIII e t IX) e n f o n c t i o n d e la d o s e

A p r è s avoir irradié un l o t d e d o s i m è t r e s à l'irradiateur é t a l o n au^{1 3 7}C s , la c o u r b e d e r é p o n s e (et d ' é t a l o n n a g e ) e n t r e 1 0³ et 1 0⁴ Gy a é t é t r a c é e (fig. 7). Le signal S e n m i c r o c o u l o m b (//C) varie r a p i d e m e n t mais n o n l i n é a i r e m e n t a v e c la d o s e . La r é p o n s e est s u p r a l i n é a i r e en c o o r d o n n é e l o g - n o r m a l e . Le signal r é s i d u e l sur le c y c l e 2 varie d e 1 à 1,5 % d u signal o b t e n u a p r è s le p r e m i e r p a s s a g e sur ce c y c l e . C e c i a t t e s t e le v i d a g e c o r r e c t d e s p i c s p r o f o n d s . M a l g r é le f a i b l e n o m b r e d e d o s i m è t r e s , les r é s u l t a t s s o n t p e u d i s p e r s é s .

1000' 900 800 700 600 500I 400 300' 200- 100.

0

Signal (10-" C)

Signal = 532.65.Ln (10* .D +2080000) - 6599.2

+ Points de lecture

O Points recalculés

d'après l'équation de la droite

1.5 H h-

5 6

H R — • 8 10 12 D(Gy).10s

Flg. 7. — Réponse des pics VIII et IX en fonction de la dose.

La r é p o n s e en f o n c t i o n d e la d o s e a é t é t r a c é e a u - d e l à d e 1 0⁴ G y j u s q u ' à 5 . 1 0⁴ Gy. La v a r i a t i o n d e la d o s e p r é s e n t e u n e p e n t e p l u s f a i b l e q u e c e l l e o b s e r v é e e n t r e 1 0³ et 1 0⁴ Gy. O n p e u t s u p p o s e r q u e c e c o m - p o r t e m e n t e s t d û à la s a t u r a t i o n d u niveau VIII et q u e la v a r i a t i o n d u signal n'est d u e alors q u ' à la c o n t r i b u t i o n d u p i c IX. Cela d e m a n d e t o u t e - fois c o n f i r m a t i o n .

V I I . INCERTITUDE G L O B A L E LIÉE À LA MESURE D'UNE D O S E La f o r m e d e s c o u r b e s d ' é t a l o n n a g e o b t e n u e s m o n t r e q u ' u n e l i n é a r i s a - t i o n est t r è s f a c i l e à réaliser p a r u n c h a n g e m e n t d e v a r i a b l e d u t y p e L n ( d o s e + d), d é t a n t u n e q u a n t i t é a j u s t é e d e m a n i è r e à réaliser au m i e u x la r é g r e s s i o n linéaire d e la d r o i t e d ' é t a l o n n a g e . L'erreur t o t a l e o b t e n u e

V O L 26 - N° 1 59

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par l'utilisation d ' u n e c o u r b e linéarisée, l o r s q u e la variance liée est c o n s - t a n t e ( c e q u i est ici le cas) [6], s'écrit :

S est l ' e s t i m a t i o n d e l'écart t y p e lié o b t e n u à partir des p o i n t s d ' é t a l o n n a g e ,

N est le n o m b r e t o t a l de m e s u r e s s e r v a n t au c a l c u l de la d r o i t e d ' é t a l o n n a g e ,

No est le n o m b r e d e dosimètres utilisés p o u r la m e s u r e d'une d o s e e n un p o i n t ,

b est la p e n t e d e la droite d'étalonnage.

C e t t e e r r e u r est f o n c t i o n d e la p e n t e b d e la c o u r b e d'étalonnage.

L ' i n c e r t i t u d e est d ' a u t a n t plus g r a n d e que la p e n t e est faible, ce qui a été o b s e r v é p l u s haut. C'est la raison p o u r l a q u e l l e nous nous s o m m e s c a n - t o n n é s d a n s u n e z o n e à plus f o r t e p e n t e ( 1 0³ à 1 0⁴ Gy) pour a m é l i o r e r l ' i n c e r t i t u d e sur le résultat. Finalement, l'erreur g l o b a l e (niveau de c o n f i a n c e 0,95) sur le calcul d e la d o s e e n un p o i n t est la c o m b i n a i s o n de t r o i s e r r e u r s :

— l'erreur liée à la m e s u r e du signal m o y e n d e s No d o s i m è t r e s (erreur de t y p e a l é a t o i r e ) ;

— l'erreur liée à l'utilisation d'une c o u r b e d ' é t a l o n n a g e linéarisée, i m p r é - c i s e ( e r r e u r s y s t é m a t i q u e ) ;

— l'erreur sur les d o s e s de r é f é r e n c e d e la c o u r b e d ' é t a l o n n a g e (erreur s y s t é m a t i q u e ) .

Pour plus d e d é t a i l s , le l e c t e u r p o u r r a se r a p p o r t e r à l'ouvrage de la CETAMA [6] : " S t a t i s t i q u e s a p p l i q u é e s à l ' e x p l o i t a t i o n des m e s u r e s " , c h a p i t r e V.

Un p r o g r a m m e d e calcul s u r o r d i n a t e u r a é t é mis au point, il p e r m e t :

— a p r è s e n t r é e d e s valeurs d e s p o i n t s d ' é t a l o n n a g e , de c a l c u l e r les para- m è t r e s d e la meilleure linéarisation de la c o u r b e d ' é t a l o n n a g e ;

— a p r è s e n t r é e d u s i g n a l des No d o s i m è t r e s , de c a l c u l e r la d o s e en un p o i n t , et l'erreur globale a s s o c i é e .

N o u s a v o n s a p p l i q u é c e t t e t e c h n i q u e et la m é t h o d e d e c a l c u l a s s o - c i é e à la m e s u r e d e la dose en un p o i n t , dans l'eau d'une piscine d e s t o c k a g e d e c o m b u s t i b l e s irradiés. La s o u r c e d ' i r r a d i a t i o n est c o n s t i t u é e par un e n s e m b l e d ' é l é m e n t s c o m b u s t i b l e s d i s p o s é s en c e r c l e a u t o u r d u p o i n t d e m e s u r e . La c o u r b e d ' é t a l o n n a g e c o m p r e n d 10 p o i n t s à raison d e 2 d o s i m è t r e s par p o i n t . Le n o m b r e No d e d o s i m è t r e s au p o i n t de m e s u r e est d e 10. A v a n t d'expliciter les résultats, il faut n o t e r que, d a n s c e t t e a p p l i c a t i o n , le r a y o n n e m e n t d ' é t a l o n n a g e et celui utilisé dans la m e s u r e ( c o m b u s t i b l e ) s o n t voisins e n é n e r g i e m o y e n n e ( e n v i r o n 600 keV).

V I I I . A P P L I C A T I O N

(11)

En effet, c e r t a i n s auteurs c o m m e B.B. SHACHAR et Y.S. H O R O W I T Z [16]

ont é t u d i é la r é p o n s e en énergie des pics III à VII, en f o n c t i o n d e l'énergie des p h o t o n s c o m p r i s e entre 35 et 135 keV. La r é p o n s e a u g m e n t e avec le n u m é r o des pics et a t t e i n t une valeur d e 1,63 p o u r le pic VII, à 70 keV. D'autres auteurs [4] l'ont é g a l e m e n t m e s u r é sur le FLi 100 (naturel). Il s e m b l e q u ' a u - delà de 2 0 0 keV, la r é p o n s e soit égale à l'unité.

Nous n'avons pas t r o u v é dans la l i t t é r a t u r e de d o n n é e s sur les r é p o n s e s en énergie d e s pics VIII et IX. O n p e u t s u p p o s e r q u e leurs réponses, eu é g a r d aux résultats é n o n c é s ci-dessus, s o n t d i f f é r e n t e s de celles des pics peu p r o - f o n d s . Si c'était le cas, il f a u d r a i t en tenir c o m p t e dans la situation où le r a y o n - n e m e n t d'utilisation serait très d i f f é r e n t (énergie < 100 keV) d u r a y o n n e m e n t d ' é t a l o n n a g e (^{1 3 7}C s o u^{6 0}C o par e x e m p l e ) .

Dans l'exemple qui nous o c c u p e , le t a b l e a u I présente le résultat d u t r a i t e - m e n t i n f o r m a t i q u e de la c o u r b e d ' é t a l o n n a g e . La 4^e c o l o n n e m o n t r e un t r è s b o n a c c o r d e n t r e les doses de r é f é r e n c e s et celles calculées par l'ajustement linéaire (voir aussi figure 7). La d e r n i è r e c o l o n n e i n d i q u e l'erreur globale en % faite sur la d o s e c a l c u l é e en c h a q u e point. Le tableau II d o n n e le résultat de la d o s e m o y e n n e au point de m e s u r e et s o n erreur globale associée.

TABLEAU I

Exemple pratique du traitement informatique d'une courbe d'étalonnage

ETALONNAGE FORTES DOSES FU IRRADIÉ

LE 13/12/89

CHANGEMENT DE VARIABLE SUR LES DOSES DE REFERENCE = + 2,080.10^s

FONCTION D'AJUSTEMENT Signal = A + (B x Ln (X)) A = - 6599,52 B = 4- 532,55 R² = + 9941524772 Ecart-type lié = 18,866902 DOSES DE L'ETALONNAGE

RECALCULÉES A PARTIR DE LA FORMULE

POINTS DE L'ETALONNAGE RECALCULÉS A PARTIR

DE LA FORMULE Signal de mesure Dose de référence

(Gy)

Dose calculée (G/)

Dose réf. / Dose cal.

Dose réf.

(Gy)

Dose cal.

(Gy)

E (maxi) en % 139,16

127,96 208,78 209,86 244,81 309,48 405,22 380,83 503,65 501,37 591,05 571,54 642,83 615,55 673,57 720,28 795,66 770,79 851,67 852,06

1,0.10?

1.0.10?

1.5.10?

1,5.10?

2,0.10?

3,0.10?

4,0.10?

5,0.10?

6,0.10?

7,0.10?

8,0.10?

1,0.10¡

1,0.104

1,049.10?

9,838.10*

1,486.10?

1,493.10?

1,735.10?

2,228.10?

3,077.10?

2,846.10?

4,123.10?

4,097.10?

5,230.10?

4,967.10?

5,976.10?

5,574.10?

6,455.10?

7,237.10?

8,654.10?

8,164.10?

9,845.10?

9,853.10?

0,953 1,016 1,009 1,005 1,152 0,898 0,975 1,054 0,970 0,976 0,956 1,007 1,004 1,076 1,084 0,967 0,924 0,980 1,016 1,013

1,0.10? 1,016.10? 23,2 1,5.10? 1,490.10? 19,2 2,0.10? 1,974.10? 17,0 3,0.10? 2,960.10? 15,0 4,0.10? 4,110.10? 13,7 5,0.10? 5,097.10* 13,2 6,0.10? 5,773.10^ 12,9 7,0.10? 6,838.10? 12,6 8,0.10? 8,406.10? 12,4 1.0.10⁴ 9,849.10? 12,2

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(12)

TABLEAU II

Dose moyenne obtenue en un point de mesure (piscine de stockage de combustible irradié) Calcul de la dose pour tous les dosimètres

1 1A 6.129.102 6,43.10³

2 2A 6,455.10² 6,97.10³

3 3A 5,726.102 5,80.10³

4 4A 6,038.10² 6,28.10³

5 5A 6,040.102 6,29.10³

6 6A 7,316.10² 8.52.103

7 7A 6,775.10² 7,52.103

8 8A 5,774.10² 5,87.10³

9 9A 6,592.10² 7,20.103

10 10A 6,523.102 7,08.10³

RÉSULTAT FINAL DU Dose = 6,772.10^:

CALCUL DE DOSE

} Gy ± 8,8 %

La valeur o b t e n u e est t o u t à fait c o m p a r a b l e à celle d o n n é e par d'autres m o y e n s mis en parallèle (alanine et c h a m b r e haut flux). Ce qui est i n t é r e s s a n t , c'est l'erreur o b t e n u e . Elle est t o u t à fait a c c e p t a b l e p o u r des niveaux i n d u s t r i e l s , si l'on sait q u e l'on n'a utilisé n o t a m m e n t q u e d e u x d o s i m è t r e s par point d ' é t a l o n n a g e . Ceci d i m i n u e n o t a m m e n t le t e m p s d ' e x p l o i t a t i o n , c e qui c o n s t i t u e s o u v a n t un p a r a m è t r e i m p o r t a n t en milieu i n d u s t r i e l .

Si l'on c o n s i d è r e alors :

— q u e l'étalonnage d e notre irradiateur p e u t a t t e i n d r e une p r é c i s i o n de 1 % e n v i r o n [ 1 8 ] , au lieu des 5 % d o n n é s ici,

— q u e le n o m b r e d e d o s i m è t r e s par p o i n t d ' é t a l o n n a g e p e u t ê t r e a u g m e n t é , ainsi q u e celui, é v e n t u e l l e m e n t , au point de m e s u r e , une i n c e r t i t u d e g l o b a l e de q u e l q u e s p o u r c e n t p e u t être o b t e n u e d a n s ce t y p e de m e s u r e p a r la t e c h n i q u e d e t h e r m o l u m i n e s c e n c e e x p o s é e c i - d e s s u s .

C O N C L U S I O N

La s y n t h è s e d e s résultats d ' e x p é r i e n c e de plusieurs m o i s sur la d o s i - m é t r i e au m o y e n d e s niveaux p r o f o n d s d e s m a t é r i a u x t h e r m o l u m i n e s - c e n t s (FLi 700) a m o n t r é la c a p a c i t é de ces d e r n i e r s dans le d o m a i n e des f o r t e s d o s e s . L'association d e m a t é r i a u x d o s i m é t r i q u e s t h e r m o l u m i n e s - c e n t s d e q u a l i t é a v e c des l e c t e u r s p e r f o r m a n t s et faciles d'utilisation

(13)

DOSIMÉTRIE DES DOSES ÉLEVÉES PAR THERMOLUMINESCENCE DES PICS PROFONDS DE FLi : Mg, Tl

fait q u e la m e s u r e de f o r t e s doses par c e t t e t e c h n i q u e p e u t se p r a t i q u e r de m a n i è r e c o u r a n t e et sans t r o p de p r é c a u t i o n s p a r t i c u l i è r e s , avec une b o n n e p r é c i s i o n sur les résultats ( q u e l q u e s p o u r c e n t ) .

Elle e n t r e t r è s bien dans la p a n o p l i e d e s t e c h n i q u e s p e r f o r m a n t e s dis- ponibles. Les a p p l i c a t i o n s industrielles sont n o m b r e u s e s et, o u t r e l'exemple c i - d e s s u s , o n p e u t retenir :

— la m e s u r e d a n s les r é a c t e u r s ;

— les m e s u r e s d e l o n g u e durée dans d e s g a m m e s é t e n d u e s d e d é b i t s de d o s e (10 à 1 0⁵ G y . h^{- 1}) , la d u r é e d e vie d e s pièges p r o f o n d s l'autorise ;

— les m e s u r e s e n cas d ' a c c i d e n t d e c r i t i c i t é , aux niveaux d e s zones p r o c h e s d e l'excursion c r i t i q u e ;

— la s t é r i l i s a t i o n a l i m e n t a i r e , à l'ordre d u j o u r [ 1 , 12, 15], o ù d e s d o s e s de 0,25 à 10 k G y s o n t a p p l i q u é e s ; dans ce cas, c e s d o s e s p e u v e n t être m e s u r é e s à l'aide de niveaux moins p r o f o n d s (VI, VII), les pics (VIII et IX) p o u v a n t ê t r e utilisés c o m m e m o y e n de c o n t r ô l e .

L'évolution d e s t e c h n i q u e s de t r a i t e m e n t n u m é r i q u e des signaux, c o m m e la d é c o n v o l u t i o n d e pics, v o n t a c c r o î t r e e n c o r e les possibilités d e s m a t é r i a u x t h e r m o l u m i n e s c e n t s en m a t i è r e d e m e s u r e d e doses

élevées. •

REMERCIEMENTS

Les auteurs remercient: M. C. LAFFAILLE, chef de l'UDIN (Unité de démantèlement des installations nucléaires) pour avoir initié cette étude, M. A. CLECH, chef du SPR (Service de protection contre les rayonne- ments) pour les discussions et les critiques constructives du manuscrit.

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