Débit de dose et distance
Par Sébastien Billard le dimanche 24 avril 2016 17:07 - Radioactivité
La théorie dit que le débit de dose d'une source radioactive ponctuelle est inversement proportionnel au carré de la distance. Ainsi, si le débit de dose est de X à une distance A, alors le débit à une distance B est égal à (X*A²)/B². Autrement dit, le débit de dose est divisé par 4 en doublant la distance, et divisé par 8 en triplant la distance.
Comment vérifier expérimentalement la théorie ? J'ai déplacé une source le long d'une règle, avec au point zéro mon spectromètre Armadillo, reconverti pour l'occasion en simple compteur grâce au logiciel Theremino Geiger.
Les mesures ont été effectuées tous les 2cm, avec un temps de mesure pour chacune suffisamment long pour que l'incertitude soit inférieure à 5%. Au contact, la source affichait 82 CPS et 24cm plus loin 0.47 CPS. Voici la courbe représentant l'ensemble des mesures, avec en pointillé la courbe prédite par la théorie. L'axe horizontal représente la distance en cm :
Les mesures à partir d'une distance de 6cm collent bien à la théorie. Pour les distances inférieures à 6cm, c'est une autre histoire, parce qu'a de si faibles distances la source ne peut plus être considérée comme ponctuelle. On considère en effet en radioprotection qu'une source est vraiment ponctuelle quand la distance entre le détecteur et la source est 5 fois plus grande que la plus grande dimension de la source, et à peu près ponctuelle quand cette distance est 2 fois plus grande que la plus grande dimension de la source. Dans ce dernier cas, le débit est alors surestimé de 5%. Ma source ayant un diamètre apparent de 3cm, cela donnerait normalement une zone de surestimation entre 6cm et 15cm. Celle-ci n’apparaît pas sur mon graphique car j'ai pris comme valeur de référence le débit de dose à 12cm. Par contre on constate bien une surestimation pour la zone de 0 à 8cm.
Moralité : si vous devez vous protéger d'un objet radioactif (ou soupçonné de l'être) prenez simplement de la distance, car le débit de dose diminue très vite. Et à l'inverse ne prenez pas un objet fortement radioactif avec les doigts car la dose localement reçue aux extrémités pourra être élevée.
Commentaires
Bonsoir Seb,
Encore un très bon article !
La concordance de votre courbe expérimentale avec celle prévue théoriquement est remarquable, même s'il y a de petites différences en dessous de 6 cm de distance (lesquelles sont aussi explicables!).
L'essai eut été sans doute intéressant au travers d'un écran de plomb, avec juste un trou assez minuscule pour lever cette ambigüité à distance trop proche de la source, mais ça n'est pas vraiment important, je pense !
Encore une fois, félicitations !
Il est intéressant de noter accessoirement, que cette expérience qui montre parfaitement la perte d'intensité en fonction du carré de la distance par rapport à la source (ici radioactive), est une loi générale s'appiquant à toutes les ondes électromagnétiques, non seulement les gamma, mais aussi les ondes lumineuses etc..et même les ondes radio à l'autre côté du spectre !!!
Encore une fois, merci Sébastien, vous devriez compilez vos articles dans un petit recueil à l'usage des premières années grands Ecoles, ou même du Bac scientifique !
Félicitation !
Juste une toute petite précision de ma part :
Je relève votre conclusion
"Moralité : si vous devez vous protéger d'un objet radioactif (ou soupçonné de l'être) prenez simplement de la distance, car le débit de dose diminue très vite."
Je suis parfaitement d'accord avec vous !
"Et à l'inverse ne prenez pas un objet fortement radioactif avec les doigts car la dose localement reçue aux extrémités pourra être élevée."
C'est vrai sans doute, mais je me permets de moduler quelque peu :
Biologiquement (il y a des études qui semblent le prouver), les mains en tout cas, sont moins sensibles aux radiations que le reste du corps.
Ce n'est pas non plus une raison pour prendre en main des objets très ou peu radioactifs. Le danger le plus grand, finalement, c'est la contamination radioactive, et non l'irradiation, pour autant qu'on ne garde pas trop longtemps ces objets radioactifs en main !
Mais j'ai envie de dire,n'approchez jamais aucun objet radioactif de vos yeux, de votre tête, ou de parties plus sensibles de votre corps, comme aussi le ventre d'une maman enceinte, cela pourrait provoquer de gros dégâts si l'exposition est trop longue !
Oui Daniel, avec nos petites sources d'activité modeste pas de grand danger pour nos doigts qui comme vous l'avez précisé sont peu radiosensibles par rapport à d'autres parties du corps. Mon propos visait surtout le cas de sources inconnues de forte activité :)
Bonjour,
J'ai beaucoup apprécié votre article.
Puis-je vous poser une question : est-ce que cette diminution du débit de dose avec le carré de la distance, pour le rayonnement gamma, s'applique uniquement dans l'air (versus, par exemple, un gaz inerte comme N2)?
D'avance, merci et belle journée,
Annie