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PRESENTATION DES UTILITAIRES DE CALCULS DE L’OUVRAGE
« CALCUL DE DOSES GENEREES PAR LES RAYONNEMENTS IONISANTS »
( EDP SCIENCES 2012)
ALAIN VIVIER (INSTN/SACLAY), GERALD LOPEZ (AREVA NC/ LA HAGUE)
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2
6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
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6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
1. CONCEPT DE DOSE ABSORBEE ET CONSIDERATIONS PHYSIQUES GENERALES
2. INTERACTION PARTICULES CHARGEES-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
3. INTERACTION PHOTONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
4. INTERACTION NEUTRONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
( ) ( )Φ,E=M MD d Φ×
SD Φ
ρ=
en.γD( x ) E ( x )
µ Φρ
≈
trD EΣ Φρ
≈
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6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
1. CONCEPT DE DOSE ABSORBEE ET CONSIDERATIONS PHYSIQUES GENERALES
2. INTERACTION PARTICULES CHARGEES-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
3. INTERACTION PHOTONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
4. INTERACTION NEUTRONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
5. EFFETS BIOLOGIQUES, GRANDEURS DE PROTECTION ET GRANDEURS OPERATIONNELLES
( ) ( )Φ,E=M MD d Φ×
SD Φ
ρ=
en.γD( x ) E ( x )
µ Φρ
≈
trD EΣ Φρ
≈
,T R T RT R
E w w D =
∑ ∑
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6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
1. CONCEPT DE DOSE ABSORBEE ET CONSIDERATIONS PHYSIQUES GENERALES
2. INTERACTION PARTICULES CHARGEES-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
3. INTERACTION PHOTONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
4. INTERACTION NEUTRONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
5. EFFETS BIOLOGIQUES, GRANDEURS DE PROTECTION ET GRANDEURS OPERATIONNELLES
6. RELATION DOSE ACTIVITE
( ) ( )Φ,E=M MD d Φ×
SD Φ
ρ=
en.γD( x ) E ( x )
µ Φρ
≈
trD EΣ Φρ
≈
,T R T RT R
E w w D =
∑ ∑
γenair γ 2
air
IµK E
ρ 4π d
=
&A
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
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7
8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
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8
8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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APPLICATIONS « IRM PARTICULES CHARGEES »
EXEMPLES AVEC PARTICULE ALPHA ET ELECTRON DE 5 MEV + SPECTRE BETA
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PARTICULE αααα
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17
EAU
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18
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19
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20
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21
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TISSUS BIO.
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27
ELECTRON
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PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
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29
PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
EQUIVALENT DE DOSE PLUS FAIBLE
-
30
PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
EQUIVALENT DE DOSE PLUS FAIBLE
POUVOIR D’ARRET CONSTANT SUR LE PARCOURS
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31
PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
EQUIVALENT DE DOSE PLUS FAIBLE
POUVOIR D’ARRET CONSTANT SUR LE PARCOURS
LIE AU CARACTERE ULTRARELATIVISTE DE L’ELECTRON
(>500 KEV)
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32
EMETTEUR BETA
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33
CARACTERISTIQUE TRANSITION
BETA
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34
SPECTRE D’EMISSION
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35
SCHEMA D’IRRADIATION
SPECTRE CONDENSE DU CS 137
1GBQ A 30 CM DANS L’AIR
-
36
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37
SPECTRE DEGRADE PAR 30 CM
D’AIR
-
38
PROFIL DE DOSE DANS 2 MM DE
PEAU
-
39
VALEUR MOYENNE DE DOSE SUR
2 MM
-
40
VALEUR SOUS 70 µM DE
COUCHE MORTE (H’(0,07))
-
41
H’(0,07)=92 mSV.H-1
-
42
COMPARAISON :
GUIDE PRATIQUE DELACROIX : 100 mSV.H-1
H’(0,07)=92 mSV.H-1
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43
COMPARAISON :
GUIDE PRATIQUE DELACROIX : 100 mSV.H-1
DOSIMEX-B : 104 mSV.H-1
H’(0,07)=92 mSV.H-1
-
44
H’(0,07)≈ 5 HMOY
HMOY=20 mSV.H-1
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45
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46
-
47
VISUALISATION TRAJECTOIRE DE PHOTONS DE 2 MEV
DANS L’EAU PUIS DANS LE PLOMB
(EXTRAIT UTILITAIRE « IRM PHOTON »)
-
48
CAPACITE DE PENETRATION ELEVEE
-
49
EFFETS DE DIFFUSION
PREDOMINANT
-
50
EFFETS DE DIFFUSION
PREDOMINANT
-
51
POSSIBILITE DE RETRODIFFUSION
NON NEGLIGEABLE
-
52
ABSORPTION TOTALE PEU
PROBABLE
-
53
PHOTONS DE 2 MEV DANS LE PLOMB
-
54
CAPACITE DE PENETRATION PEU
ELEVEE
-
55
DIFFUSION LIMITEE
-
56
DIFFUSION LIMITEE
-
57
EXEMPLE DE TRAJECTOIRE
EXCEPTIONNELLEMENT PENETRANTE
-
58
TRAJECTOIRE PLUS FREQUENTE
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59
OU L’ON COMPREND QUE LE PLOMB EST UN BON ECRAN DE
PROTECTION VIS-A-VIS DES PHOTONS
ET PAS L’EAU !
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60
TRAJECTOIRES DE NEUTRONS DE 5 MEV EMIS
DU CENTRE D’UNE SPHERE D’EAU DE RAYON 25 CM
(EXTRAIT DE DOSIMEX-N)
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61
THERMALISATION ET FUITE
-
62
THERMALISATION ET CAPTURE
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63
THERMALISATION ET CAPTURE
-
64
THERMALISATION EFFICACE (≈ 16CHOCS) PUIS FUITE OU CAPTURE
TRANSMISSION EN FLUENCE : 19 %
TRANSMISSION EN DOSE : 12 %
Spectre neutrons émergeants
20,1%
5,2%3,3% 2,4% 1,8%
6,0% 6,4%
54,8%
0,0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9groupes
SPECTRE DE RALENTISSEMENT
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65
TRAJECTOIRES DE NEUTRONS DE 5 MEV EMIS
DU CENTRE D’UNE SPHERE DE PLOMB DE 25 CM DE RAYON
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66
FUITE DU NEUTRON
AVEC UNE ENERGIE DE 4,2 MEV
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67
FUITE DU NEUTRON
AVEC UNE ENERGIE DE 4,1 MEV
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68
FUITE DU NEUTRON
AVEC UNE ENERGIE DE 4,3 MEV
-
69
ABSENCE DE THERMALISATION ET DE CAPTURE
• TRANSMISSION EN FLUENCE :100 %
• TRANSMISSION EN DOSE : 102 %
OU L’ON COMPREND QUE LE PLOMB EST N’EST PAS UN BON ECRAN DE PROTECTION VIS-A-VIS DES NEUTRONS
CONTRAIREMENT A L’EAU !!
Spectre neutrons émergeants
0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,1% 0,3%
99,6%
0,0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9groupes
-
70
Dose Neutron 5 MeV dans l'eau vs Rayon
1,0E-08
1,0E-07
1,0E-06
1,0E-05
1,0E-04
1,0E-03
1,0E-02
1,0E-01
1,0E+00
1,0E+01
0 c
m
2.5
5 c
m
7.5
10
cm
20
cm
30
cm
40
cm
50
cm
75
cm
10
0 c
m
15
0 c
m
20
0 c
m
MCNP n+g
DOSIMEX n+gamma
DOSIMEX neutron seul
RESULTATS MCNP BY COURTESY OF RODOLPHE ANTONI (CEA/CAD) ET LAURENT BOURGOIS (CEA/DAM DIF)
DOSIMEX-N VS MCNP
A PARTIR DE 75 CM D’EAU, CE SONT LES GAMMA DE
CAPTURE QUI PREDOMINENT
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71
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
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72
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
MODELISATION SIMPLIFIEE D’UN CONTENEUR DE DECHETS VITRIFIES
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73
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
MODELISATION SIMPLIFIEE D’UN CONTENEUR DE DECHETS VITRIFIES
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74
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
MODELISATION SIMPLIFIEE D’UN CONTENEUR DE DECHETS VITRIFIES
Si 2,3 g /cm3
Cs 137 :2E16 Bq
Cs 134 :5E15 Bq
Rh 106 :2E15 Bq
Φ= 40cm
H=130cm
Fe 1cm
d=100cm
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75
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76
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77
CHOIX RADIONUCLEIDE
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78
2E16 BQ DE CESIUM 137 (6,25 KG)
-
79
5E15 BQ DE CESIUM 134 (0,10 KG)
-
80
2E15 BQ DE RHODIUM 106 (16 G)
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81
CHOIX MATRICE SOURCE
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82
ECRAN FER POUR MODELISER LE
CONTAINER EN ACIER (1 CM)
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83
TEMPS D’INTEGRATION : QQS MN
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84
-
85
MERCURAD :
205 Gy/H
MERCURAD :
624 Gy/H
By courtesy of Jean-Lionel TROLET of the Ecole des Applications Militaires de l’Energie Atomique
-
86
MERCURAD :
205 Gy/H
MERCURAD :
624 Gy/H
By courtesy of Jean-Lionel TROLET of the Ecole des Applications Militaires de l’Energie Atomique
Pour info
Microshield :
454 Gy/H
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87
FEUILLE DE SYNTHESE DES RESULTATS
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88
MISE EN PLACE D’UN ECRAN DE PROTECTION :
15 CM DE PLOMB
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89
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90
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91
MERCURAD :
853 µGy/H
MERCURAD :
1,05 mGy/H
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92
MERCURAD :
853 µGy/H
MERCURAD :
1,05 mGy/H
Pour info
Microshield :
0,63 mGy/H
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93
UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
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94
UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
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95
UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
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UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
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UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
PALSAMBLEU !
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UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
PALSAMBLEU !
IL CODAIT UN SILO DE 9 M DE HAUT ET DE 4 M DE DIAMETRE !!
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UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
PALSAMBLEU !
IL CODAIT UN SILO DE 9 M DE HAUT ET DE 4 M DE DIAMETRE !!
EFFET DE MAILLAGE TROP GROSSIER
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100
SOLUTION :
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101
SOLUTION :
POUR EVITER D’AUGMENTER LE NOMBRE DE MAILLE (15)
(TEMPS DE CALCULS REDHIBITOIRES)
-
102
SOLUTION :
POUR EVITER D’AUGMENTER LE NOMBRE DE MAILLE (15)
(TEMPS DE CALCULS REDHIBITOIRES)
MAILLER FIN EN REGARD DU DETECTEUR ET PLUS GROSSIEREMENT
EN PROFONDEUR (MAILLAGE EN PUISSANCE)
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103
SOLUTION :
POUR EVITER D’AUGMENTER LE NOMBRE DE MAILLE (15)
(TEMPS DE CALCULS REDHIBITOIRES)
MAILLER FIN EN REGARD DU DETECTEUR ET PLUS GROSSIEREMENT
EN PROFONDEUR (MAILLAGE EN PUISSANCE)
+
2) DIMENSIONNER LA PREMIERE MAILLE EN FONCTIONS DES LIBRES PARCOURS
MOYENS DES PHOTONS
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104
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105
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106
EXEMPLE DE MAILLAGE ADAPTE POUR UNE EPAISSEUR DE 100 CM DE PLOMB
59 KEV : PREMIERE MAILLE : 70 µM
59 KEV : DERNIERE MAILLE : 46 CM
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107
EXEMPLE DE MAILLAGE ADAPTE POUR UNE EPAISSEUR DE 100 CM DE PLOMB
1250 KEV : PREMIERE MAILLE : 6 MM
1250 KEV : DERNIERE MAILLE : 23
CM
-
108
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
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109
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
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110
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
LE DEBIT DE DOSE NE PEUT QU’AUGMENTER LORSQUE LA HAUTEUR D U CYLINDRE AUGMENTE
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111
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
LE DEBIT DE DOSE NE PEUT QU’AUGMENTER LORSQUE LA HAUTEUR D U CYLINDRE AUGMENTE
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112
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)
-
113
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)
DOSIMEX-G
-
114
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)
DOSIMEX-G
MICROSHIELD
-
115
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)DOSIMEX-G
MICROSHIELD
MERCURAD uniforme
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116
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)DOSIMEX-GMICROSHIELDMERCURAD puissanceMERCURAD uniforme
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117
RAYON : 1000 KM !
-
118
-
119
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120
CHOIX SOURCE « GENERATEUR X »
-
121
2 OPTIONS DISPONIBLES
-
122
OPTION CALCUL DEBIT DE DOSE DANS LE
FAISCEAU PRIMAIRE
-
123
-
124
-
125
-
126
-
127
CALCUL EN L’ABSENCE DE FILTRATION
-
128
DEBIT DE KERMA AIR ELEVE
-
129
KERMA GENERE ESSENTIELLEMENT
PAR LES FAIBLES ENERGIES
-
130
MISE EN PLACE D’UNE FILTRATION
(2 MM D’AL)
-
131
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132
LE KERMA AIR CHUTE DE 209 mGY/MIN
A 14 mGY/MIN
-
133
SPECTRE SANS FILTRATION
-
134
SPECTRE AVEC FILTRATION
TRES EFFICACE SUR LES FAIBLES ENERGIES
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135
-
136
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137
-
138
OPTION APPLICATION NORME NF C15-160
-
139
-
140
-
141
-
142
-
143
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144
-
145
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146
-
147
-
148
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149
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150
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151
RESULTATS STRICTEMENT CONFORME AUX RESULTATS DE LA
NORME
-
152
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
-
153
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
• SOURCE GAMMA : CALCUL DANS UN VOLUME AVEC DES SURFACES CONTAMINEES
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154
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
• SOURCE GAMMA : CALCUL DANS UN VOLUME AVEC DES SURFACES CONTAMINEES
• CALCUL ACTIVITE VS DOSE
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155
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
• SOURCE GAMMA : CALCUL DANS UN VOLUME AVEC DES SURFACES CONTAMINEES
• CALCUL ACTIVITE VS DOSE
• GENERATEUR X :CHOIX ANODE + REGLAGE ANGLE
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156
ET DEJA DISPONIBLE EN VERSION D’ESSAI : LE CODE TAGE (TOTAL ABSORPTION GAMMA EFFICIENCY)
Rendements d'absorption totale vs énergie photon
0,00E+00
1,00E-03
2,00E-03
3,00E-03
4,00E-03
5,00E-03
6,00E-03
0 keV 200 keV 400 keV 600 keV 800 keV 1000 keV 1200 keV 1400 keV 1600 keV 1800 keV 2000 keV
Rendement d'absortion totale calculé
Valeurs expérimentales
-
157
MERCI DE VOTRE ATTENTION