On peut considérer, en gros, pour le calcul des écrans, que les neutrons atteignent un état d’équilibre énergétique ou thermodynamique et s’y maintiennent après avoir franchi une ou deux longueurs de relaxation dans le matériau d’un écran. Par conséquent, pour un écran de béton ou d’acier d’une épaisseur supérieure à quelques longueurs de relaxation, l’équivalent de dose sera atténué par des longueurs de relaxation de 120 g/cm2 (béton) ou de 145 g/cm2 (acier).

Pour absorber l’énergie des neutrons par diffusion élastique, il faut recourir à un écran hydrogéné afin de favoriser au maximum le transfert d’énergie pendant que les neutrons sont modérés (ralentis). Aux énergies supérieures à 10 MeV, les processus inélastiques atténuent efficacement les neutrons.

Comme les réacteurs nucléaires, les accélérateurs à haute énergie doivent avoir un épais blindage pour protéger les travailleurs. La plus grande partie de l’équivalent de dose qu’ils reçoivent est due à l’exposition à des matières activées au cours des travaux de maintenance. Les produits d’activation sont engendrés dans les constituants et le matériel auxiliaire de l’accélérateur.

Il importe de distinguer les programmes de contrôle périodique des programmes de contrôle opérationnel de l’environnement des lieux de travail. Chaque programme est conçu pour atteindre des objectifs particuliers. Il n’est donc pas recommandé de concevoir des programmes en fonction de critères généraux.

Il importe, dans le cadre d’un programme de contrôle périodique des rayonnements extérieurs en milieu de travail, de réaliser une enquête approfondie chaque fois qu’une nouvelle source de rayonnement ou une nouvelle installation est mise en service ou que des changements importants sont apportés ou pourraient avoir été apportés à une installation existante.

La fréquence du contrôle périodique est déterminée par les changements attendus de l’environnement soumis aux rayonnements. Si les changements apportés à l’équipement protecteur ou aux opérations exécutées dans les lieux de travail sont minimes ou sans conséquence, il est rarement nécessaire de procéder au contrôle périodique des rayonnements pour fins d’examen. Si les champs de rayonnement sont susceptibles d’augmenter rapidement et de façon imprévisible jusqu’à des niveaux dangereux, il est nécessaire d’installer un système de surveillance radiologique et de signalisation de zone.

La conception d’un programme de contrôle opérationnel dépend dans une large mesure de l’influence que les opérations à exécuter ont sur les champs de rayonnement: s’attend-on à ce que ces champs varient ou demeurent pratiquement constants en fonctionnement normal? La conception détaillée d’un tel programme dépend de façon déterminante de la nature des opérations et des conditions dans lesquelles elles sont exécutées.

La méthode classique de contrôle périodique de la contamination de surface consiste à surveiller une fraction représentative des surfaces d’une zone, à une fréquence déterminée en fonction de l’expérience. Si les opérations sont de nature à produire une importante contamination de surface et sont telles que les travailleurs risquent d’emporter sur eux en quittant les lieux de travail des quantités appréciables de matières radioactives en une fois, il faudrait, en sus du contrôle périodique, installer des détecteurs de contamination à la sortie des locaux.

L’une des formes de contrôle opérationnel consiste à vérifier la contamination de tout ce qui sort d’une zone radiologique contrôlée. Le contrôle doit porter en particulier sur les mains et les pieds des travailleurs.

Les principaux objectifs d’un programme de contrôle de la contamination de surface sont les suivants:

•   contribuer à prévenir la propagation de contaminants radioactifs;
•   déceler les défaillances du confinement et les entorses aux consignes d’exploitation;
•   limiter la contamination de surface à un degré tel que des normes générales d’entretien et d’administration interne suffisent pour maintenir l’exposition aux niveaux les plus bas que l’on puisse raisonnablement atteindre (principe ALARA («As Low As Reasonably Achievable») et pour éviter une exposition excessive due à la contamination des vêtements et de la peau;
•   donner des renseignements permettant d’établir des programmes optimisés pour les individus, de contrôler la qualité de l’air et de définir les procédures d’exploitation.

Le contrôle des contaminants radioactifs en suspension dans l’air est important parce que l’inhalation est ordinairement la plus importante source d’absorption de matières radioactives pour les travailleurs sous rayonnement. Il est nécessaire de procéder à un contrôle périodique de ces contaminants sur les lieux de travail dans les circonstances suivantes:

•   manipulation d’importantes quantités de produits gazeux ou volatils;
•   contamination appréciable et fréquente des lieux de travail par suite de la manipulation de substances radioactives;
•   traitement de substances radioactives hautement ou modérément toxiques;
•   manipulation de radionucléides à usage médical non scellés dans les hôpitaux;
•   fonctionnement de cellules chaudes, de réacteurs ou d’assemblages critiques.

Si l’on juge nécessaire d’établir un programme de contrôle de l’air ambiant, il doit permettre:

•   d’évaluer la limite maximale probable d’inhalation de matières radioactives par les travailleurs exposés;
•   d’attirer l’attention sur des niveaux imprévus de contaminants en suspension de sorte que les travailleurs exposés puissent être protégés et que des mesures correctrices soient prises.
•   de réunir des renseignements suffisants pour planifier des programmes de contrôle individuel de la contamination interne.

Le moyen le plus courant de contrôle des contaminants aériens en suspension consiste à placer des appareils à prélèvement d’air à un certain nombre d’endroits choisis de façon à donner un échantillon représentatif de l’air inspiré par les travailleurs exposés. Il peut s’avérer nécessaire d’obtenir des échantillons plus représentatifs en recourant à des appareils à prélèvement d’air individuels ou pouvant même être portés en boutonnière.

Le contrôle par frottis et l’inspection à l’aide d’appareils de mesure des surfaces de travail, des sols, de la peau et d’autres surfaces ne sont au mieux que des moyens qualitatifs pouvant difficilement donner des résultats quantitatifs précis, les appareils utilisés étant en général plus aptes à la détection qu’au mesurage. Comme les quantités de radioactivité en jeu sont souvent petites, la sensibilité des appareils devrait être élevée.

Le besoin de détecteurs de contamination portables dépend de l’utilisation que l’on veut en faire. Si l’appareil doit servir à un contrôle général des surfaces de travail, il est commode de disposer d’un modèle portable. Par contre, s’il s’agit d’un appareil spécialisé et qu’il est possible de déplacer l’objet à contrôler, un modèle fixe suffit. Les détecteurs servant à contrôler les vêtements, les mains et les chaussures ne sont pas en général portables.

Les compteurs et détecteurs comportent ordinairement un affichage et une sortie sonore ou une prise d’écouteur. Le tableau 48.14 répertorie les appareils qu’il est possible d’utiliser pour détecter la contamination radioactive.

La sensibilité d’un détecteur alpha dépend de la surface et de l’épaisseur de sa fenêtre. Celle-ci a généralement une surface de 50 cm2 ou plus et une masse surfacique de 1 mg/cm2 ou moins. Les détecteurs de contamination alpha devraient être insensibles au rayonnement bêta et gamma de façon à minimiser l’effet du rayonnement de fond. On leur donne en général cette caractéristique en intégrant un discriminateur d’amplitude d’impulsion dans leur circuit de comptage.

Les appareils alpha portables sont soit des compteurs proportionnels à gaz, soit des compteurs à scintillations au sulfure de zinc.

Divers appareils portables peuvent servir à la détection de la contamination bêta. Les compteurs de Geiger-Müller (G-M) ont ordinairement une fenêtre mince (masse surfacique comprise entre 1 et 40 mg/cm2). Les compteurs à scintillations (à anthracène ou à scintillateurs plastiques) sont très sensibles aux particules bêta et relativement insensibles aux photons. Les détecteurs bêta portables ne permettent généralement pas de détecter la contamination au tritium (3H) parce que, dans ce cas, les particules bêta émises sont à très faible énergie.

Tous les appareils utilisés pour détecter la contamination bêta réagissent également au rayonnement de fond. Il faut en tenir compte lorsqu’on interprète les lectures obtenues.

En présence de niveaux élevés de rayonnement de fond, les appareils portables sont d’une valeur limitée parce qu’ils ne peuvent pas indiquer de petites augmentations sur des taux de comptage élevés au départ. Il est recommandé dans ces cas de recourir aux contrôles par frottis.

Comme les émetteurs gamma émettent aussi des particules bêta, la plupart des détecteurs de contamination mesurent à la fois les rayons bêta et gamma. On se sert ordinairement d’appareils sensibles aux deux types de rayonnements ionisants afin d’obtenir une sensibilité accrue, car la détection des particules bêta est souvent plus efficace que celle des rayons gamma. Les scintillateurs plastiques et les cristaux d’iodure de sodium sont plus sensibles aux photons que les compteurs G-M et sont donc recommandés pour la détection des rayons gamma.

Le contrôle des aérosols contaminants de l’air se fait par prise d’échantillons qui sont ensuite soumis à l’une des méthodes suivantes: sédimentation, filtrage, impact et précipitation électrostatique ou thermique. Le filtrage est cependant la méthode la plus courante (l’air est pompé à travers un filtre dont on mesure ensuite la radioactivité). Les débits d’échantillonnage sont habituellement supérieurs à 0,03 m3/min; par contre, dans la plupart des laboratoires, ils ne dépassent pas 0,3 m3/min. Les échantillonneurs peuvent être de type intermittent ou continu. Les appareils à prélèvement d’air en continu sont équipés d’un papier filtre fixe ou mobile. Ils devraient comprendre une alarme, étant donné que leur principale fonction est de donner un avertissement en cas de changement sensible de la contamination de l’air ambiant.

Comme les particules alpha ont un parcours extrêmement court, des filtres de surface (comme les filtres à membrane) doivent être utilisés pour mesurer la contamination alpha. L’échantillon recueilli doit également être mince. Il faut tenir compte du laps de temps qui s’écoule entre la collecte et la mesure à cause de la désintégration des descendants du radon.

Les radio-isotopes de l’iode (123I,125I,131I) peuvent être détectés sur papier filtre (surtout si le papier est chargé de charbon de bois ou de nitrate d’argent), car une partie de l’iode se dépose sur le filtre. Toutefois, pour effectuer des mesures quantitatives, il est nécessaire de recourir à des filtres ou à des cartouches au charbon actif ou au zéolithe d’argent pour assurer une absorption efficace.

L’eau tritiée et le tritium gazeux sont les formes primaires de contamination au tritium. Même si l’eau tritiée a une certaine affinité avec la plupart des papiers filtres, ces derniers se prêtent mal à l’échantillonnage de l’eau tritiée. Les méthodes de mesure les plus sensibles et les plus précises se basent sur l’absorption d’un condensat de vapeur d’eau tritiée. Le tritium dans l’air (par exemple, sous forme d’hydrogène, d’hydrocarbure ou de vapeur d’eau) peut être mesuré efficacement à l’aide d’une chambre de Kanne (chambre d’ionisation en flux continu). L’absorption de la vapeur d’eau tritiée présente dans un échantillon d’air peut être réalisée en filtrant celui-ci sur un tamis moléculaire au gel de silice ou en le faisant barboter dans de l’eau distillée.

Selon l’opération ou le processus exécuté, il peut être nécessaire de contrôler les gaz radioactifs. Cela peut se faire au moyen de chambres de Kanne. Les dispositifs les plus couramment utilisés pour l’échantillonnage par absorption sont les laveurs de gaz et les impacteurs. Il est également possible de recueillir de nombreux gaz en abaissant la température de l’air au-dessous du point de congélation du gaz en question et en recueillant le condensat. Cette méthode est le plus souvent utilisée dans le cas de l’oxyde de tritium et des gaz rares.

Il existe plusieurs méthodes pour obtenir des échantillons ponctuels. La méthode choisie devrait être adaptée au gaz à détecter ainsi qu’à la méthode requise d’analyse ou de mesure.

Le contrôle des effluents consiste à en mesurer la radioactivité au point où ils sont rejetés dans l’environnement. Il est relativement facile à réaliser à cause de la nature contrôlée du point d’échantillonnage, habituellement situé dans un courant d’effluents rejetés par une cheminée ou une conduite.

Un contrôle continu de la radioactivité de l’air peut être nécessaire. En sus du dispositif de collecte, qui est ordinairement un filtre, on se sert en général d’un système de prélèvement de particules composé d’une pompe, d’un débitmètre et des conduites nécessaires. La pompe est placée en aval du dispositif de prélèvement pour que l’air passe d’abord par le filtre avant d’arriver dans le reste du système d’échantillonnage. Les conduites, surtout en amont du dispositif de prélèvement, devraient être aussi courtes que possible et exemptes de coudes et de zones de turbulence ou de résistance à l’écoulement de l’air. Le prélèvement de l’air devrait se faire à volume constant sur une plage suffisante de chute de pression. L’échantillonnage en continu destiné à détecter les radio-isotopes du xénon (Xe) ou du krypton (Kr) est réalisé par adsorption sur du charbon actif ou par cryogénie. Les ballons à scintillation (cellules de Lucas), qui représentent l’une des techniques les plus anciennes, demeurent le moyen le plus courant de mesurage des concentrations de radon. Ils sont maintenant remplacés par des détecteurs solides optiques de traces dans les mines.

Il est parfois nécessaire de contrôler en continu les liquides et les conduites d’évacuation pour détecter les matières radioactives. C’est le cas, par exemple, des conduites d’évacuation des laboratoires chauds et des laboratoires de médecine nucléaire, ainsi que des conduites du système caloporteur des réacteurs. Toutefois, le contrôle continu peut consister en une analyse périodique en laboratoire d’un petit échantillon proportionnel au débit d’effluents. Il existe des appareils pouvant prélever des parties aliquotes périodiques ou extraire en continu de petites quantités de liquide. Ils sont maintenant remplacés par des détecteurs solides optiques de traces dans les mines.

L’échantillonnage ponctuel est le plus courant lorsqu’il s’agit de déterminer la concentration de matières radioactives dans des réservoirs de rétention. L’échantillon doit être prélevé après recirculation pour qu’il soit possible de comparer le résultat aux taux de rejet admissibles.

Théoriquement, les résultats du contrôle des effluents devraient être en harmonie avec ceux du contrôle de l’environnement, les seconds devant pouvoir être déduits des premiers à l’aide de différents modèles. Toutefois, il faut reconnaître que le contrôle des effluents, si efficace et complet qu’il soit, ne peut pas se substituer à des mesures réelles de radioactivité de l’environnement.