Sievert

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Le sievert (symbole: Sv) est l'unité dérivée du système international pour l'équivalent de dose^[1]. Cette unité est nommée en hommage à Rolf Sievert, physicien suédois.

Le sievert est homogène au gray, au joule par kilogramme et au mètre carré par seconde au carré. Néanmoins afin d'éviter toute confusion, notamment entre équivalent de dose et dose absorbée, le BIPM recommande l'utilisation du nom spécial sievert^[2].

Sommaire 1 Définition 2 Doses d'irradiations 3 Ordres de grandeur et réglementation 4 Dose reçue et signes cliniques 5 Unités équivalentes et proches 6 Notes et références 7 Sources

[modifier] Définition

• La grandeur dose équivalente, H, est le produit de la dose absorbée D de rayonnements ionisants et du facteur sans dimension : Q (facteur de pondération due au rayonnement).
• La grandeur dose efficace, E, est la somme des produits de la dose équivalente H et du facteur sans dimension : N (facteur de pondération due au Tissu).

Ces deux grandeurs ont pour unité le Sievert, pourtant elles ne représentent pas la même chose.

Ces deux facteurs de pondérations sont prescrits par l'International Commission on Radiological Protection (ICRP). Ainsi, pour une radiation donnée, la valeur numérique de H en joules par kilogramme peut être différente de la valeur numérique de D en joules par kilogramme, puisqu'elle est fonction de la valeur de Q et de N. Afin d'éviter tout risque de confusion entre la dose absorbée D et l'équivalent de dose H, il faut employer les noms spéciaux pour les unités correspondantes, c'est-à-dire qu’il faut utiliser le nom "gray" au lieu de "joule par kilogramme" pour l’unité de dose absorbée D et le nom "sievert" au lieu de "joule par kilogramme" pour l’unité d’équivalent de dose H.

Le sievert permet de quantifier un risque, l'effet stochastique induit par de faibles rayonnements (le risque de contracter dans 20 ans un cancer suite à une exposition). Ainsi, 1 mSv correspond à la diminution de l'espérance de vie de 0,005% (valeur à confirmer). Néanmoins utiliser le sievert pour quantifier l'effet d'un rayonnement important (typiquement de l'ordre du Gy) est tendancieux, car pour un tel rayonnement l'effet n'est pas stochastique (j'augmente le risque de contracter un cancer dans 20 ans) mais déterministe : pour une dose de 8 Gy (dose dite létale) je sais que je vais mourir. Les mécanismes à l'œuvre dans le cas d'effet stochastique (mesurés donc par des sieverts) et dans le cas d'effet déterministe (le Gy suffit) n'ont rien à voir.

• effet stochastique : n'ont pour le moment été mis en valeur que par l'étude de populations soumises à des rayonnements (typiquement Hiroshima ou les travailleurs du nucléaire) pendant une longue période.
• effet déterministe : sont observables directement après (ou peu après l'irradiation). Ces effets ont été découverts au début de l'étude de la radioactivité. Cette découverte a abouti à la création de l'ancêtre de la CIPR ou ICRP en anglais.

Ainsi les facteurs Q et N sont proposés par la CIPR mais ils ont un caractère arbitraire, il leur est déjà arrivé de varier notablement (à la hausse ou à la baisse) suivant l'idée que les spécialistes de la question se faisaient du risque. Typiquement le facteur 0,20 qui s'applique aux gonades tient compte du risque de transmettre les conséquences de l'irradiation à ses enfants, c'est un risque qui est considéré comme inadmissible, il n'a pour le moment pas encore été clairement mesuré, mais comme on doit attendre dans le cadre du suivi que les descendants soient suffisamment vieux pour valider ou non l'incidence de l'irradiation des gonades, par précaution on applique ce facteur de 0,20. Le facteur de qualité Q reflète l'efficacité biologique relative de la radiation. En voici quelques valeurs :

• Photons, toutes énergies : Q = 1
• Électrons et muons, toutes énergies : Q = 1
• Neutrons,
  • énergie < 10 keV : Q = 5
  • 10 keV < énergie < 100 keV : Q = 10
  • 100 keV < énergie < 2 MeV : Q = 20
  • 2 MeV < énergie < 20 MeV : Q = 10
  • énergie > 20 MeV : Q = 5
• Protons, énergie > 2 MeV : Q = 5
• Particules alpha et autres noyaux atomiques : Q = 20

Le facteur N, quant à lui, peut représenter entre autres l'espèce irradiée (les insectes sont beaucoup plus résistants aux radiations que les mammifères, par exemple), la susceptibilité de l'organe irradié, ou encore corriger la dose reçue en fonction de son rythme d'accumulation (deux doses équivalentes en termes d'énergie déposée ne le sont pas si elles sont reçues sur des périodes différentes) ou de sa concentration volumique (une dose concentrée sera différente d'une dose diffuse). Voici quelques valeurs de N pour les organes et tissus :

• Gonades : N = 0,20
• Estomac, gros intestin, moelle osseuse, poumon : N = 0,12
• Cerveau, œsophage, foie, muscles, pancréas, petit intestin, rate, rein, sein, thyroïde, utérus, vessie : N = 0,05
• Peau, surface des os : N = 0,01

Et voici quelques valeurs de N (relatives aux humains) pour divers organismes :

• Virus, bactéries, protozoaires : N ≈ 0,03 – 0,0003
• Insectes : N ≈ 0,1 – 0,002
• Mollusques : N ≈ 0,06 – 0,006
• Plantes : N ≈ 2 – 0,02
• Poissons : N ≈ 0,75 – 0,03
• Amphibiens : N ≈ 0,4 – 0,14
• Reptiles : N ≈ 1 – 0,075
• Oiseaux : N ≈ 0,6 – 0,15
• Humain : N = 1

Si on suppose Q et N égaux à l'unité, alors 1 Sv ≈ 107,185 R.

[modifier] Doses d'irradiations

Une particule ne transmet qu'une énergie négligeable. A une dose de 1 mSv dans les tissus mous correspond dans l'air les flux suivants, exprimés en nombre de particules par cm2 :^[3]

Energie (MeV)	électron (bêta)	Photon (gamma)	Neutron
10-8 à 10-3			9.6 107
10-2	2.6 105	1.3 108	6.5 107
10-1	1.5 106	2.5 109	2.0 108
1	3.1 106	2.0 108	2.8 106
10	3.0 106	4.0 107	2.5 106

Il faut une très grande activité (exprimée en Becquerel) pour créer un risque réel pour la santé, tant que l'exposition se limite aux rayonnements à distance, sans contact avec la matière radioactive.
Par exemple, une exposition externe à une contamination de 4000 Bq / m2 (Ordre de grandeur des retombées constatées en France suite à Tchernobyl) d'une radioactivité que l'on suppose (pour le calcul) bêta à 1 MeV correspondrait à un flux d'électrons de 0.4 électrons par cm/2 et par seconde, donc une irradiation de 0.4/3.1 x 10^-6 mSv/s. Une exposition annuelle (soit 32 x 10⁶ secondes) à un rayonnement de cette amplitude conduit à une irradiation de 0.4/3.1x32 = 4 mSv, soit deux fois la dose moyenne naturelle, soit encore l'ordre de grandeur de la limite annuelle autorisée pour la population civile (à titre de comparaison, la dose absorbée pour une radio de poumon est de l’ordre de 0.70 mSv).

En revanche, l'activité d'un radioélément peut être plus dangereuse quand il est métabolisé.

[modifier] Ordres de grandeur et réglementation

Par commodité, on utilise couramment le millisievert (mSv).

• Dose annuelle moyenne reçue en France : ~2,4 mSv/an/personne.
• Limite autorisée pour l'exposition de la population aux rayonnements artificiels, en France : 1 mSv/an/personne (Code de la santé publique, Article R1333-8).
• Limite autorisée pour les personnels exposés, en France : 20 mSv/an/personne. (Code du travail, Article R231-76).

[modifier] Dose reçue et signes cliniques

Les signes cliniques sont observés pour des irradiations massives, reçues sur une période très courte.

• 20 Sv - Pour une dose supérieure à 20 Sv : On observe un syndrome nerveux avec convulsions, coma et mort instantanée.

Toutefois, ces accidents étant extrêmement rares, les descriptions cliniques ne peuvent être établies totalement par l'épidémiologie.

• 10 Sv - Pour une dose supérieure à 8 Sv : On observe un syndrome gastrointestinal avec diarrhées aiguës, hémorragie digestive menant à la mort. La mort est pratiquement certaine pour des doses supérieures à 10 Sv.
• 5 Sv - On définit l'irradiation aiguë globale comme étant la dose tuant 50 % des sujets exposés au rayonnement ionisant. Cette valeur admet un intervalle de 3 à 4,5 Sv. Elle est accompagnée d'un syndrome hématologique s'étalant sur une trentaine de jours. Aucun traitement n'est administré.
• 2 Sv - Pour une dose de 2 à 4 Sv : on observe en pratique clinique un syndrome hématopoïétique. Les populations de lymphocytes et globules blancs diminuent considérablement. On parle de lymphopénie, leucopénie et l'irradiation peut mener à une anémie (carence en globules rouges).
• 1 Sv - L'homme présente des signes cliniques dus aux irradiations à partir d'une dose unique équivalente à 1000 mSv (soit 1 Sv). L'individu est alors systématiquement hospitalisé.
• 0.5 Sv - L'observation des nettoyeurs de Tchernobyl a révélé une morbidité anormalement élevée sans signe clinique spécifiquement liés à l'irradiation, suggérant un syndrome immunodéficitaire radioinduit.

Pour des doses inférieures, et pour des doses cumulées reçues sur des durées longues, il n'y a pas d'effet déterministe observé.

L'irradiation excessive est révélée par la présence de prodromes comme la nausée, la diarrhée, un sentiment de fatigue et de malaise. Par ailleurs, il a été observé que la déplétion lymphocytaire résultant de l'exposition à un rayonnement ionisant était directement proportionnelle à la dose efficace. Lors d'une probable irradiation chez un sujet, on effectue alors deux prises de sang à trois heures d'intervalle pour évaluer les éventuelles variations de la population lymphocytaire.

[modifier] Unités équivalentes et proches

Les unités physiques mesurant la radioactivité sont nombreuses.

{ÉBAUCHE. Décrire en précisant le rapport ou l'équivalence avec l'unité SI) :

• Röntgen (symbole : R, avec 1 R = 258 µC/kg ~ 9,330 mGy) La dose de radiation ionisante qui produit une unité CGS électrostatique d’électricité (un franklin ou statcoulomb) dans un centimètre cube d’air sec à 0 °C sous une atmosphère de pression.
• Roentgen equivalent man (symbole : rem, avec 1 rem = 10 mSv)
• Roentgen equivalent physical (symbole : rep) dose de radiation absorbée par une masse de tissu qui y dépose la même énergie qu’un röntgen dans la même masse d’air (~8,4–9,3 mGy). L’unité est utilisée pour les radiations autres que X ou gamma.
• Débit de dose radioactive ou, par abus, « dose » (abrégé ddd, exprimé en mSv/h)
• Becquerel (symbole : Bq), unité d’activité.
• Rutherford (symbole : Rd, avec 1 Rd = 1 MBq)
• Curie (symbole : Ci, avec 1 Ci ~ 37 GBq)
• Coulomb par kilogramme (ou C/kg)
• Gray (symbole : Gy)
• Rad (symbole : rd, avec 1 Gy = 100 rd)
• DLxx (xx % de la dose létale sans hospitalisation, évaluée à 10 Sv)}
• Unité Mache (symbole : ME (de l’allemand Mache-Einheit), avec 1 ME ~ 13,468 kBq/m³) La quantité de radon par litre d’air qui ionise un courant continu de 0,001 unité CGS électrostatique par seconde (statampère), soit 0,364 nCi/L.
• Sunshine Unit ou Strontium Unit (symbole : S.U., avec 1 S.U. ~ 1,065 pGy/s) La contamination biologique au strontium-90 qui associe 1 pCi de ⁹⁰Sr par gramme de calcium corporel; la charge permissible est de 1000 S.U.

[modifier] Notes et références

[modifier] Sources

• Comité international des poids et mesures (CIPM) 1984, Recommandation 1 (PV, 52, 31 et Metrologia, 1985, 21, 90)
• Abdeljelil Bakri, Neil Heather, Jorge Hendrichs, et Ian Ferris; Fifty Years of Radiation Biology in Entomology: Lessons Learned from IDIDAS, Annals of the Entomological Society of America, 98(1): 1-12 (2005)
• Article sur la mesure de la radioactivité et la protection civile sur le site Luxorion.

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