Radioprotection – Surveillance de la contamination

Cette annexe fournit des consignes générales pour assurer la surveillance et le contrôle de la contamination radioactive et pour comparer les résultats de surveillance avec les limites de contamination figurant dans les permis de la CCSN. L’annexe fournit également des lignes directrices pour le choix d’un contaminamètre. Certains permis de substances nucléaires et d’appareils à rayonnement délivrés par la CCSN autorisant l’utilisation de substances nucléaires non scellées sont assortis d’une condition qui précise les critères réglementaires visant la contamination radioactive. Ces critères de contamination s’appliquent à toutes les zones, pièces et enceinte ou aires de travail où sont utilisées des substances nucléaires non scellées. Malgré ces limites, les titulaires de permis devraient maintenir la contamination radioactive au niveau le plus faible qu’il soit raisonnablement possible d’atteindre (principe ALARA).

1.0 Éléments d’un programme de surveillance de la contamination

1.1 Méthode de mesure

La contamination radioactive peut être mesurée directement ou indirectement. Par mesure directe, on entend l’utilisation de contaminamètres portatifs pour détecter la contamination fixée et non fixée. On peut recourir à la mesure directe lorsque les niveaux de rayonnement de fond (ou naturel) sont négligeables par rapport aux critères prévus dans le permis. Par mesure indirecte, on entend un programme d’échantillonnage qui ne peut que détecter la contamination non fixée.

1.2 Choix des instruments

La capacité de détecter les radio-isotopes d’intérêt varie selon les différents types et modèles d’instruments disponibles sur le marché. La section 2.10 contient un tableau pour aider dans le choix des instruments. Veuillez communiquer avec le fabricant pour obtenir des renseignements détaillés sur une marque ou un modèle particulier.

2.0 Surveillance de la contamination

2.1 Objet

Les zones, pièces et enceinte devant faire l’objet d’une surveillance devraient être numérotées sur un plan de l’aire de travail. Ces zones, pièces et enceinte comprennent les surfaces de travail comme les établis, les comptoirs, les hottes d’évacuation, etc., les aires de stockage et les autres surfaces comme les planchers, les instruments, les poignées de porte, les interrupteurs d’éclairage, les robinets d’évier et les téléphones. Pour ne pas oublier certains secteurs problématiques, il faudrait procéder également à des contrôles au hasard de plusieurs autres endroits. Une réévaluation des zones, pièces et enceinte doit être effectué à une fréquence suffisante pour s’assurer que la liste est courante afin de déterminer si de nouvelles zones, pièces et enceinte doivent être ajoutées.

2.2 Vérifications des instruments

Tous les instruments servant au comptage d’échantillons (p. ex. compteurs à scintillation liquide, compteurs à puits de type cristal, compteurs proportionnels à circulation de gaz, spectromètres gamma à semi-conducteur et caméras gamma) devraient faire l’objet d’un entretien régulier selon les instructions du fabricant. Les titulaires de permis doivent conserver un registre daté des entretiens. Avant de faire un contrôle de la contamination, il faudrait vérifier le bon fonctionnement des instruments selon les spécifications du fabricant, à savoir l’état de la pile, la vérification de la haute tension et la réponse, et mesurer le rayonnement de fond. Les titulaires de permis doivent conserver un registre des résultats des contrôles et de la mesure du rayonnement de fond. De même, les instruments devraient être utilisés pour mesurer le rayonnement d’une source-étalon pour chaque série de mesures de contamination. Les résultats de ces mesures permettront de déterminer l’efficacité de l’instrument. Les instruments qui ne fonctionnent pas dans les limites des tests de fonctionnement ou qui donnent des résultats anormaux pour une mesure du bruit de fond, d’un échantillon témoin ou d’étalon ne doivent pas être utilisés tant que le bon état de fonctionnement n’a pas été vérifié. Il faut indiquer sur ces instruments qu’ils sont hors d’usage et qu’il faut éviter de les utiliser tant qu’ils n’auront pas été vérifiés.

2.3 Fréquence des contrôles de contamination

La fréquence de contrôle de la contamination, qui devrait être au moins une fois par semaine pendant la période d’utilisation régulière, devrait être conforme aux exigences du programme de radioprotection du titulaire de permis. Il n’est pas nécessaire d’effectuer un contrôle de contamination aux endroits qui n’ont pas servi pendant une période prolongée. Les dossiers ou registres devraient cependant en préciser la durée.

2.4 Mesure directe de la contamination à l’aide d’un appareil portatif

Les instruments de mesure directe comptent à la fois la contamination fixée et la contamination non fixée. Par conséquent, une mesure directe peut être effectuée pour satisfaire les limites de contamination non fixée figurant au permis.

2.5 Mesure indirecte de la contamination à l’aide de frottis

• À l’aide d’un papier filtre, d’un frottis ou d’un coton-tige légèrement imbibé d’alcool ou d’eau, prélever un échantillon à chacun des endroits indiqués sur le plan de l’aire de travail. Prélever un échantillon numéroté par emplacement. S’il y a contamination, localiser l’emplacement ou l’endroit contaminé et procéder à sa décontamination.
• Passer le frottis sur une surface de 100 cm². Exercer une pression uniforme et s’assurer que le frottis passe sur toute la superficie à contrôler. Dans les cas où il est impossible d’effectuer le frottis sur une surface de 100 cm², par exemple pour certaines pièces d’équipement ou les interrupteurs d’éclairage, prendre en note les dimensions de la surface échantillonnée et s’assurer d’utiliser le bon facteur de conversion.
• S’il y a lieu, sécher le frottis avec soin pour éviter toute perte d’activité. Puisque le tampon utilisé comme frottis pourrait absorber la contamination, l’emploi d’un agent mouillant pourrait mener à sous-estimer la contamination alpha et la contamination bêta de faible énergie lors de certaines méthodes de comptage.
• Compter les frottis dans un endroit à faible rayonnement de fond et noter tous les résultats
• Si les frottis sont comptés à l’aide d’un contaminamètre, la taille du frottis doit être inférieure ou égale à celle de la zone sensible du détecteur. Il convient de noter que selon la forme du matériau defrottis (plane comme le papier filtre ou arrondie comme le coton-tige), les résultats peuvent être différents.
• Nettoyer toutes zones, pièces et enceintes contaminées et prendre une nouvelle mesure. Noter les résultats avant et après la décontamination.

2.6 Décontamination

Si la contamination non fixée dépasse les critères réglementaires, nettoyer l’endroit et prendre une nouvelle mesure. Si l’endroit ne peut être nettoyé suffisamment pour que les critères soient respectés, la surface contaminée doit être scellée, retirée ou protégée par un blindage jusqu’à ce que les critères puissent être respectés. Dans la mesure du possible, toute source de contamination non fixée doit être retirée.

Remarque : Dans le cas des radionucléides à courte demi-vie, la pièce ou l’endroit peuvent être marqués d’affiches et sécurisés jusqu’à ce que le radio-isotope se désintègre.

2.7 Registres de surveillance

Les dossiers relatifs au programme de surveillance de la contamination doivent être mis à la disposition au personnel de la CCSN pour inspection. Ces dossiers ou registres devraient comprendre les renseignements suivants :

• la date de mesure
• la marque et le modèle de l’instrument
• les zones, pièces et enceinte prévus dans le programme de surveillance
• les résultats de mesure de la contamination en Bq/cm² avant et après la décontamination, le cas échéant
• les résultats des tests de fonctionnement et des mesures de rayonnement de fond
• les résultats des mesures d’étalon
• l’efficacité mesurée ou prévue
• les données relatives à l’entretien des instruments devraient être notées et mises à jour, s’il y a lieu
• la démonstration que l’instrument et les méthodes de comptage permettent d’obtenir une activitéminimale détectable (AMD) inférieure au critère applicable

2.8 Critères réglementaires concernant la contamination radioactive

Pour les substances nucléaires énumérées à Classes de substances nucléaires le titulaire de permis doit s’assurer que :

• la contamination non fixée dans toutes les zones, pièces ou enceintes où on utilise ou stocke dessubstances nucléaires non scellées ne dépasse pas :
  • 3 Bq/cm² pour les radionucléides de catégorie A
  • 30 Bq/cm² pour les radionucléides de catégorie B
  • 300 Bq/cm² pour les radionucléides de catégorie C, selon une moyenne établie pour une surface nedépassant pas 100 cm²
• la contamination non fixée pour toutes les autres zones ne dépasse pas :
  • 0.3 Bq/cm² pour les radionucléides de catégorie A
  • 3 Bq/cm² pour les radionucléides de catégorie B
  • 30 Bq/cm² pour les radionucléides de catégorie C, selon une moyenne établie pour une surface nedépassant pas 100 cm²

2.8.1 Comparer les résultats des mesures avec les critères réglementaires

Les lectures de contaminamètre peuvent être comparées aux critères réglementaires si l’efficacité de l'instrument est connue pour une substance nucléaire en particulier.

On peut obtenir les facteurs d'efficacité des instruments pour des substances nucléaires spécifiques auprès du fabricant ou les établir à l'aide d'un étalon approprié dont l'activité est connue (voir la section 2.11, « Efficacité du détecteur »).

Dans le cas de mélanges de substances nucléaires, les calculs seront faits à partir du radio-isotope pour lequel l’appareil présente la plus faible efficacité de détection.

L’équation suivante permet de calculer les résultats des mesures en Bq/cm² :

$\text{Activité non fixée=}\frac{\text{N-RAN}}{\text{E}\times \text{60}\times \text{S}\times \text{F}}$

Où

N = le taux de comptage total en coups par minute (cpm) mesuré directement ou sur frottis

RAN = le taux de comptage du bruit de fond (en cpm) mesuré par l’instrument portatif ou le taux de comptage (en cpm) d’un échantillon témoin mesuré avec un instrument non-portatif

E = le facteur d’efficacité de l’appareil (par ex., E=0,05 correspond à une efficacité de 5%) pour le radio-isotope visé. Consulter le fabricant ou établir l’efficacité à l’aide d’une source radioactive d’activité connue selon un agencement source-détecteur similaire à celui qui est utilisé pour assurer le contrôle de contamination.

60 = secondes/min

S = la surface du prélèvement par frottis (ne doit pas dépasser 100 cm²) ou la surface du détecteur en cm² (pour les mesures directes)

F = le facteur de rétention pour le frottis (à n’utiliser que pour le calcul des résultats des mesures indirectes par frottis). Si F n’est pas déterminé par voie expérimentale, il faut utiliser une valeur de F=0,1, soit 10 %

2.9 Activité minimale détectable

L’activité minimale détectable (AMD) se définit comme la quantité minimale d’activité pouvant être détectée à partir d’un échantillon, avec 5 % de probabilité de détecter par erreur de la radioactivité quand il n’y en a pas, et 5 % de probabilité de ne pas détecter de radioactivité quand il y en a. Dans tout système conçu pour compter et quantifier la radioactivité, l’AMD devrait être calculée pour le scénario le plus restrictif (c.-à-d. pour le nucléide ayant la plus faible efficacité de détection et le critère réglementaire le plus restrictif). Les unités de l’AMD (Bq, Bq/g, Bq/cm²) devraient être les mêmes que celles exprimées dans le permis ou le critère réglementaire, selon le cas. L’AMD exprimée en Bq/cm² peut être calculée à l’aide de la formule suivante :

${\text{MDA (Bq/cm}}^2)=\frac{\text{2}\text{.71 + 4}\text{.66}\sqrt{NB\times \left[\raisebox{1ex}{$T$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$60$}\right.\right]}}{E\times T\times A\times F}$

où RAN, E, S et F ont le même sens que dans la section ci-dessus.

D = la durée de comptage, en secondes, du contrôle par frottis indirect et le délai de réponse de l’instrument pour les mesures directes. Le délai de réponse varie d’un instrument à l’autre, et certains appareils permettent de le régler, c’est-à-dire que l’utilisateur peut préciser le délai de réponse à l’aide d’un logiciel ou utiliser un bouton pour choisir le délai de réponse en le réglant à « long/court ». Le temps correspondant à ces valeurs prédéfinies est précisé dans le guide de l’utilisateur. D’autres instruments peuvent sélectionner automatiquement le délai de réponse d’après le taux de comptage. Un délai de réponse long améliorera l’AMD, mais l’instrument doit alors être placé au-dessus de chaque surface à contrôler pendant une période dont la durée est au moins aussi longue que celle du délai de réponse.

Remarque : L’efficacité – et donc l’AMD – de l’instrument dépend largement de la distance entre la source et le détecteur. L’AMD devrait être calculée en fonction de la distance du détecteur au moment de l’activité de surveillance.

2.10.1 Épaisseur et matériau de la fenêtre

L’AMD d’une substance nucléaire dépend du type de rayonnement et de l’énergie émis par cette substance nucléaires, ainsi que du type de détecteur utilisé. En règle générale, trois facteurs fondamentaux ont une incidence sur la sensibilité des instruments. Chacun de ces facteurs aura une incidence différente selon le type de rayonnement et L’énergie du rayonnement à détecter.

On doit se poser la question suivante : est-ce que la densité de la fenêtre est suffisamment faible pour permettre aux rayonnements émis par la source de pénétrer dans le détecteur? Cette question est essentielle dans le cas du rayonnement alpha et du rayonnement bêta de faible énergie, lesquels peuvent être entièrement absorbés par des matériaux aussi minces qu’une feuille de papier. Veuillez noter que la plupart des instruments n’arrivent pas à détecter certains isotopes, tel que le H-3 ou le Ni-63, parce que le rayonnement bêta qu’ils émettent est entièrement absorbé par la fenêtre. Pour de tels isotopes, la surveillance indirecte par scintillation liquide constitue habituellement la meilleure solution.

2.10.2 Densité du détecteur

Tous les instruments de détection du rayonnement détectent les interactions entre le rayonnement et une matière à l’intérieur de l’appareil. Il existe deux grandes catégories de détecteurs : les détecteurs remplis de gaz et les scintillateurs solides ou liquides. Les détecteurs remplis de gaz, par exemple les détecteurs Geiger et les compteurs proportionnels, sont généralement efficaces pour la détection de rayonnements alpha ou bêta, car ces types de rayonnement provoquent des interactions, même dans des matériaux de faible densité. À l’inverse, les rayons gamma traversent facilement les gaz de faible densité sans qu’il y ait interaction, en particulier lorsque l’énergie est élevée. Les scintillateurs solides, par exemple les détecteurs à l’iodure de sodium (NaI), détectent habituellement beaucoup mieux le rayonnement gamma. Les détecteurs à cristaux conviennent aux émetteurs de rayons gamma de faible énergie, comme le Tc-99m, tandis que les détecteurs plus épais augmentent la sensibilité aux rayons gamma de haute énergie, comme le Cs-137 ou le Co-60.

2.10.3 Signal du détecteur

Chaque fois que le détecteur est exposé à une source de rayonnement, une infime quantité d’énergie est produite. L’énergie est convertie en signal électronique, lequel peut être mesuré. Certains détecteurs, notamment les compteurs Geiger, produisent des impulsions régulières qui peuvent être comptées. D’autres systèmes, par exemple les scintillateurs ou les compteurs proportionnels, peuvent produire un signal proportionnel à la quantité d’énergie produite lors de l’interaction initiale avec le rayonnement. Ce signal peut être utilisé pour distinguer les divers types de rayonnement et les formes d’énergie (dans le cas de rayonnements de même type). De tels détecteurs sont utiles lorsqu’il peut être nécessaire de faire la distinction parmi de nombreux isotopes différents.

Contaminamètres portatifs*	Usages recommandés**
Détecteur Geiger-Müller à fenêtre mince	Émetteurs gamma de faible énergie (<200 keV)
Détecteur proportionnel rempli de gaz	Émetteurs gamma de haute énergie (>200 keV)
Détecteur à scintillation, à cristal mince d’iodure de sodium	Généralement conçu spécialement pour la détection du rayonnement alpha et bêta en présence de faible rayonnement de fond. La détection gamma est variable. Voir les spécifications du fabricant.
Détecteur à scintillation, à cristal épais d’iodure de sodium	Émetteurs alpha
Détecteur à scintillation organique/de polymère	Émetteurs bêta, émetteurs alpha, émetteurs gamma
Détecteur à scintillation, à sulfure de zinc	Émetteurs alpha
Scintillateur à couche épaisse de sulfure de zinc avec discrimination exclusive	Émetteurs bêta, émetteurs alpha, émetteurs gamma

Instruments de surveillance non portatifs (compteurs pour frottis)	Usages recommandés**
Compteur à scintillation liquide	Prélèvements alpha et bêta par frottis, surtout pour les émetteurs bêta de très faible énergie, par exemple le H-3 et le Ni-63
Compteur à puits avec cristal d’iodure de sodium	Prélèvement gamma par frottis. Permet l'analyse spectroscopique de divers isotopes si des isotopes multiples sont utilisés
Compteur proportionnel à circulation de gaz	Prélèvements alpha et bêta par frottis
Spectromètre gamma à semiconducteur (germanium de haute pureté)	Prélèvements gamma par frottis – cela permet une analyse par spectroscopie à haute résolution de différents isotopes (quand de multiples isotopes sont utilisés)

* Les chambres d’ionisation constituent un autre type important de détecteur portatif. Ces appareils mesurent le débit de dose de rayonnement plutôt que la contamination. En règle générale, ils se prêtent mal à lasurveillance de la contamination et ne devraient pas servir à cette fin.

** Les substances nucléaires qui se désintègrent en émettant des particules alpha ou bêta émettent souvent aussi des rayons gamma. De nombreux isotopes, surtout les éléments à numéro atomique élevé, par exemple l’uranium et le radium, peuvent exister en équilibre avec les autres isotopes qui se trouvent dans leur « chaîne de désintégration » et qui, à leur tour, émettent de nombreux types et énergies de rayonnement différents. Au moment de choisir un contaminamètre, il est important de tenir compte des types de rayonnement qui seront mesurés. Par exemple, les isotopes de la tomographie par émission de positrons (TEP) se désintègrent en émettant un positron (bêta+), qui à son tour produit deux rayons gamma de haute énergie (511 keV). Les rayons gamma jouent un rôle prépondérant dans l’usage de ces isotopes, et un scintillateur à cristal épais d’iodure de sodium sera très efficace pour détecter ces rayons gamma. Cependant, un détecteur Geiger à fenêtre mince sera encore plus efficace pour détecter les émissions bêta+, et qui aura un taux de comptage du rayonnement de fond (RAN) beaucoup plus faible.

Remarque : Pour en savoir plus sur le choix d’instruments propres à certains nucléides, consultez le Livret d’information sur les radionucléides de la CCSN

2.11 Efficacité du détecteur

L’efficacité du détecteur relève des éléments suivants :

• le type de détecteur (Geiger-Müller, scintillateur à iodure de sodium, scintillateur polymère,scintillateur proportionnel)
• la taille et la forme du détecteur
• sa distance par rapport à la substance radioactive
• la substance nucléaire et le type de rayonnement à mesurer (rayons alpha, bêta et gamma, ainsi que leur énergie)
• la rétrodiffusion des rayonnements vers le détecteur
• l’absorption de rayonnements par l’air et le boîtier du détecteur avant qu’ils atteignent le détecteur

Voici deux façons d’établir l’efficacité d’un détecteur :

1. À l’aide de votre détecteur, compter (en cps, ou coups par seconde) une source standard dont l’activité est connue.
   $\text{Efficacité = }\frac{\text{(taux de comptage du détecteur taux - de comptage du rayonnement de fond )}}{\text{activité connue d’une source-étalon}}$
2. Consulter la documentation du fournisseur pour le ou les substances nucléaires visées. Si la documentation ne contient pas l'information recherchée, communiquer avec le fournisseur.