Le rayonnement ionisant est un rayonnement qui possède suffisamment d'énergie pour arracher des électrons aux atomes ou aux molécules (groupes d'atomes) lorsqu'il frappe ou traverse une substance. Un atome (ou une molécule) qui perd un électron avec sa charge négative devient chargé positivement. On appelle ionisation la perte (ou le gain) d'un électron, et on appelle ion un atome ou une molécule de charge non neutre.

Le rayonnement ionisant se présente notamment sous les formes suivantes :

• rayons gamma;
• rayons X;
• particules alpha;
• particules bêta;
• neutrons.

Les rayons X sont un type de rayonnement électromagnétique produit lorsqu'un faisceau d'électrons de grande intensité est projeté sur une cible métallique contenue dans un tube de verre. La fréquence de ce rayonnement est très élevée, de l'ordre de 0,3 à 30 EHz (exahertz ou million de gigahertz). Par comparaison, les stations de radiodiffusion FM émettent à des fréquences voisines de 100 MHz (mégahertz) ou 0,1 GHz (gigahertz).

Certaines substances, comme l'uranium, sont radioactives et émettent un rayonnement lorsque leur noyau se fractionne ou se désintègre. Les trois types de rayonnements produits par les substances ou les sources radioactives sont les particules alpha, les particules bêta et les rayons gamma.

Le rayonnement ionisant est mesuré selon :

• l'intensité ou la radioactivité de la source de rayonnement;
• l'énergie du rayonnement;
• le niveau de rayonnement dans l'environnement;
• la dose de rayonnement ou la quantité d'énergie de rayonnement absorbée par le corps humain.

Du point de vue de l'exposition professionnelle, la dose de rayonnement est la grandeur mesurée la plus importante. Les limites d'exposition professionnelle, comme les TLV de l'ACGIH, sont données sous forme de dose maximale admissible. Le risque de maladies causées par les rayonnements dépend de la dose de rayonnement totale reçue par une personne au fil du temps.

L'activité radioactive ou intensité d'une source est mesurée en becquerels (Bq).

1 Bq = 1 désintégration par seconde.

Un becquerel est une quantité extrêmement faible d'activité radioactive. Les multiples couramment utilisés du Bq sont le kBq (kilobecquerel), le MBq (mégabecquerel) et le GBq (gigabecquerel).

1 kBq = 1 000 Bq, 1 MBq = 1 000 kBq, 1 GBq = 1 000 MBq.

Une ancienne unité d'activité radioactive, qui est encore grandement utilisée, est le curie (Ci).

1 Ci = 37 GBq = 37 000 MBq.

Un curie est une grande quantité d'activité radioactive. Les sous-unités couramment utilisées sont le mCi (millicurie), le µCi (microcurie), le nCi (nanocurie) et le pCi (picocurie).

1 Ci = 1 000 mCi; 1 mCi = 1 000 µCi; 1 µCi = 1 000 nCi; 1 nCi = 1 000 pCi.

Une autre formule de conversion utile est la suivante :

1 Bq = 27 pCi.

Le becquerel (Bq) et le curie (Ci) sont des unités de mesure du taux d'émission de rayonnement (non de l'énergie) d'une source.

L'activité radioactive d'une source diminue avec le temps, étant donné qu'un nombre grandissant d'atomes radioactifs se sont fractionnés et sont devenus des atomes stables. La période radioactive est le temps nécessaire pour que l'activité radioactive soit réduite de moitié. L'activité est réduite de moitié parce que la moitié des atomes radioactifs se sont désintégrés pendant une période. Par exemple, une source radioactive de 50 Bq aura une activité de 25 Bq après une période radioactive.

Tableau 1 Décroissance radioactive
Nombre de périodes écoulées	Pourcentage d'activité radioactive restant
0	100
1	50
2	25
3	12,5
4	6,25
5	3,125

Les périodes varient considérablement d'une substance radioactive à une autre, allant d'une fraction de seconde à des millions d'années.

L'énergie d'un rayonnement ionisant se mesure en électronvolts (eV). Un électronvolt est une quantité d'énergie extrêmement faible. Les multiples couramment utilisés sont le kiloélectronvolt (keV) et le mégaélectronvolt (MeV).

6 200 milliards de MeV = 1 joule

1 joule par seconde = 1 watt

1 keV = 1 000 eV, 1 MeV = 1 000 keV

Le watt est une unité de puissance, laquelle correspond à une quantité d'énergie (ou de travail) par unité de temps (p. ex. minute, heure).

L'exposition aux rayons X et aux rayons gamma est souvent exprimée en röntgens (R). Le röntgen (R) est une unité associée au degré d'ionisation produit dans l'air. Une exposition aux rayons gamma ou aux rayons X d'un röntgen produit une dose tissulaire d'environ 1 rad (0,01 gray). (Reportez-vous à la prochaine section pour les définitions du gray (Gy) et du rad, qui sont des unités de dose.)

Une autre unité de mesure de l'intensité des rayons gamma dans l'air est « la dose dans l'air ou le débit de dose absorbée dans l'air », qui s'exprime en grays par heure (Gy/h). Cette unité est utilisée pour exprimer l'intensité de rayonnement gamma produite dans l'air par les substances radioactives présentes dans la terre et dans l'atmosphère.

Un rayonnement ionisant qui interagit avec le corps humain cède son énergie aux tissus du corps. La quantité d'énergie absorbée par unité de poids d'un organe ou d'un tissu est appelée la dose absorbée et elle s'exprime en grays (Gy). Une dose d'un gray correspond à une énergie de rayonnement d'un joule absorbée par kilogramme (poids) d'organe ou de tissu. Le rad est l'ancienne unité, encore utilisée, de dose absorbée. Un gray est équivalent à 100 rads.

1 Gy = 100 rads

Des doses égales de différents types de rayonnement ionisant n'ont pas toutes le même degré de nocivité. Pour une dose absorbée donnée, les particules alpha produisent plus de dommage que les particules bêta, les rayons gamma et les rayons X. Afin de tenir compte de cette différence, on exprime la dose de rayonnement sous forme d'un équivalent de dose, en sieverts (Sv). La dose exprimée en Sv est égale au produit de la « dose absorbée » et d'un « facteur de pondération pour les rayonnements » (W_R, voir le tableau 2 ci-dessous). Avant 1990, ce facteur de pondération était appelé facteur de qualité (Q).

Tableau 2 Facteurs de pondération recommandés pour les rayonnements
Type et gamme d'énergie	Facteur de pondération pour les rayonnements, WR
Rayons gamma et rayons X	1
Particules bêta	1
Neutrons, énergie < 10 keV 10 keV jusqu'à 100 keV > 100 keV jusqu'à 2 MeV > 2 MeV jusqu'à 20 MeV > 20 MeV	5 10 20 10 5
Particules alpha	20

Souvent, l'équivalent de dose est appelé simplement la « dose » dans l'utilisation courante de la terminologie des rayonnements. L'ancienne unité « d'équivalent de dose » ou « dose » était le rem.

Dose en Sv = dose absorbée en Gy x facteur de pondération pour les rayonnements (W_R)

Dose en rems = dose en rads x Q

1 Sv = 100 rems

1 rem = 10 mSv (millisievert = un millième de sievert)

un équivalent de dose dans l'air de 1 Gy correspond à une dose tissulaire de 0,7 Sv

une exposition de 1 R (röntgen) équivaut approximativement à une dose tissulaire de 10 mSv

Un sievert est une dose élevée. La TLV recommandée est une dose annuelle moyenne de 0,05 Sv (50 mSv).

Les effets causés par l'exposition de courte durée à des doses de rayonnement élevées (exposition aiguë) varient selon la dose. Voici quelques exemples :

10 Sv -- risque de mort dans les quelques jours ou semaines qui suivent;

1 Sv -- risque de cancer se manifestant plus tard au cours de la vie (5 cas sur 100);

100 mSv -- risque de cancer se manifestant plus tard au cours de la vie (5 cas sur 1 000);

50 mSv - TLV pour la dose annuelle des travailleurs sous rayonnements au cours d'une année quelconque;

20 mSv - TLV pour la dose annuelle moyenne, établie sur une période de cinq ans.

Les valeurs limites d'exposition (TLV) publiées par l' ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) sont utilisées comme limites d'exposition professionnelle ou dans les lignes directrices relatives à l'exposition professionnelle dans bon nombre d'administrations :

20 mSv - TLV pour la dose annuelle moyenne des travailleurs sous rayonnements, établie sur une période de cinq ans;

1 mSv -- limite de dose annuelle recommandée pour le grand public (CIPR - Commission internationale de protection radiologique).

Le tableau 3 montre les unités SI (Système international d'unités ou International System of Units), les unités non SI correspondantes, leurs symboles et les facteurs de conversion.

Tableau 3 Unités d'activité radioactive et de dose de rayonnement
Grandeur	Unité et symbole SI	Unité non SI	Facteur de conversion
Activité radioactive	becquerel, Bq	curie, Ci	1 Ci = 3,7 x 1010 Bq = 37 gigabecquerels (GBq) 1 Bq = 27 picocuries (pCi)
Dose absorbée	gray, Gy	rad	1 rad = 0,01 Gy
« Dose » (équivalent de dose)	sievert, Sv	rem	1 rem = 0,01 Sv 1 rem = 10 mSv

Lorsqu'une substance radioactive pénètre dans le corps par inhalation ou par ingestion, la dose de rayonnement s'accumule constamment dans un organe ou un tissu. La dose totale accumulée pendant les 50 années qui suivent l'incorporation est appelée la dose engagée. La dose engagée dépend de la quantité de substance radioactive ingérée et du temps pendant lequel cette substance est restée dans le corps.

La dose effective est la somme des équivalents de dose pondérés dans tous les organes et tissus du corps.

Dose effective = somme des [doses aux organes x facteurs de pondération des tissus]

Les facteurs de pondération des tissus (tableau 4) représentent la sensibilité relative des organes du point de vue de l'apparition de cancers.

Tableau 4 Facteurs de pondération de tissus et organes individuels
Tissu ou organe	Facteur de pondération des tissus (WT)
Gonades (testicules ou ovaires)	0,20
Moelle osseuse rouge	0,12
Côlon	0,12
Poumons	0,12
Estomac	0,12
Vessie	0,05
Sein	0,05
Foie	0,05
Œsophage	0,05
Thyroïde	0,05
Peau	0,01
Surfaces osseuses	0,01
Autres**	0,05
Corps entier	1,00

**Par autres, on entend les tissus et organes additionnels suivants : glandes surrénales, cerveau, partie supérieure du gros intestin, intestin grêle, reins, muscles, pancréas, rate, thymus et utérus.

Dans les mines d'uranium souterraines, comme dans certaines autres mines, l'exposition au rayonnement est attribuable principalement à la présence, dans l'air, de radon et de ses produits de désintégration solides de courte période, appelés produits de filiation du radon ou descendants du radon. Les produits de filiation du radon entrent dans le corps avec l'air inhalé. La dose de particules alpha pour les poumons dépend de la teneur de l'air en radon et en produits de filiation du radon.

La teneur en radon se mesure en picocuries par litre (pCi/L) ou en becquerels par mètre cube (Bq/m³) d'air ambiant. L'unité de mesure de la teneur en produits de filiation du radon est le niveau opérationnel (WL), une unité qui indique la teneur en particules alpha potentielles par litre d'air.

L'unité utilisée pour exprimer l'exposition des travailleurs aux produits de filiation du radon est le niveau opérationnel-mois (WLM). Un WLM correspond à une exposition à 1 WL pendant 170 heures.

1 WL = 130 000 MeV d'énergie alpha par litre d'air

= 20,8 µJ (microjoules) d'énergie alpha par mètre cube (m³) d'air

WLM = niveau opérationnel-mois

= exposition à 1 WL pendant 170 heures

On utilise souvent la teneur en radon (pCi/L) de l'air pour estimer le WL de produits de filiation du radon. Les estimations faites de cette manière risquent de comporter des erreurs, parce que le rapport du radon à ses produits de désintégration (produits de filiation du radon) n'est pas constant.

Le facteur d'équilibre est le rapport de l'activité de tous les produits de filiation du radon de courte période à l'activité du radon parent. Le facteur d'équilibre est 1 lorsque les deux activités sont égales. Les activités des produits de filiation du radon sont habituellement inférieures à l'activité du radon, de sorte que le facteur d'équilibre est habituellement inférieur à 1.

Conversion des unités d'exposition au radon (facteur d'équilibre = 0,40)

1 WLM = 3,54 mJ-h/m3 1 MBq-h/m3 = 2,22 mJ-h/m3 1 MBq-h/m3 = 0,628 WLM Exposition annuelle basée sur la teneur en radon mesurée (A) À la maison : pour 7 000 heures passées à l'intérieur par année 1 Bq/m3 = 0,015 6 mJ-h/m3 1 Bq/m3 = 0,004 4 WLM 1 WLM = 4 mSv 1 mJ-h/m3 = 1,1 mSv (B) Au travail : pour 2 000 heures de travail par année 1 Bq/m3 = 0,004 45 mJ-h/m3 = 0,001 26 WLM 1 mJ-h/m3 = 1,4 mSv 1 WLM = 5 mSv

Source : Publication 65 de la CIPR, Protection Against Radon at Home and at Work

mJ-h/m³ = millijoules-heures/par mètre cube

MBq-h/m³ = mégabecquerels-heures par mètre cube

le joule est une unité d'énergie

1 J = 1 watt-seconde = énergie fournie en une seconde par une source d'une puissance de 1 watt

1 calorie = 4,2 J

MBq/m³ = mégabecquerels par mètre cube

WLM = niveau opérationnel-mois