Chaque année, le Comité des étudiants et des jeunes professionnels organise, conjointement au congrès annuel de l’ACRP, le Concours de communications étudiantes Anthony J. MacKay. Le concours est ouvert aux étudiantes et étudiants inscrits à temps plein dans un programme relié aux sciences des rayonnements, dans un établissement d’enseignement (collège ou université) canadien.

Les participants doivent soumettre un résumé de 750 mots maximum sur un sujet relié à un aspect du rayonnement . Le sujet est intentionnellement gardé très général afin de permettre la participation d’étudiants et d’étudiantes provenant de disciplines diverses.

Trois finalistes sont sélectionnés pour présenter leurs travaux au congrès lors d’une séance plénière. Voici les résumés soumis par les finalistes de cette année:

• Mise hors service de l’installation cyclotron RDS-112, Meghan Sanderson, Physique médicale et biologique, Université McMaster
• Estimation des effets de la filtration et de la ventilation sur la dose d’aérosols inhalés par les travailleur·se·s lors du démantèlement d’installations nucléaires, Nicholas Somer, Génie nucléaire, Université Ontario Tech
• Effets de l’exposition aux rayonnements ionisants sur plusieurs générations dans le biote non humain, Shayenthiran (Shayen) Sreetharan, Radiation Sciences, McMaster University

 

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Mise hors service de l’installation cyclotron RDS-112

Meghan Sanderson
Physique médicale et biologique, Université McMaster

Contexte

L’installation cyclotron RDS-112, composée d’un cyclotron autoblindé de 11 MeV était située au centre médical de l’Université McMaster, à Hamilton, Ontario. Cette installation a été exploitée de 1990 à 2018, produisant des radio-isotopes pour l’imagerie médicale et la recherche, principalement du fluor 18, du carbone 11, de l’azote 13 et de l’oxygène 15. Le service de radioprotection de l’Université McMaster a fourni un soutien en matière de radioprotection pendant toute la durée de vie de l’installation.

En 2018, moment où toutes les activités ont cessé, le cyclotron était la propriété du Centre for Probe Development and Commercialization. Tout le matériel radioactif scellé et non scellé a été retiré et il a été décidé que l’installation serait déclassée. Le problème était de déterminer le processus, car l’option de retirer le cyclotron dans son ensemble était coûteuse et irréalisable. La décision finale a été de démanteler le cyclotron et ses composantes connexes, les travaux étant planifiés et dirigés par le service de radioprotection de McMaster.

Méthode

Des échantillons et des mesures des composantes internes et du blindage en béton environnant ont été prélevés afin de caractériser et d’estimer l’étendue de l’activation. Le plan de déclassement a été créé à partir de ces données.

En avril 2023, les chercheurs du King’s College de Londres ont identifié 82 composantes du cyclotron RDS qu’ils pourraient utiliser dans leur propre cyclotron. Ces composantes ont été retirées, examinées et autorisées à être expédiées. Les 82 composantes ont démontré un niveau d’activation inférieur aux quantités d’exemptions ou aux limites minimales de détection. 

En juin 2023, une ouverture a été créée dans le mur extérieur du bâtiment et la démolition a commencé. Des mesures d’échantillons d’air ont été effectuées pendant la démolition du blindage en béton afin de déterminer si de la contamination aérienne était générée. Des contrôles quotidiens de contamination ont été effectués pour s’assurer qu’aucune contamination non fixée n’était générée.

La démolition a commencé par les six blindages en béton environnant, qui contenant la majorité des matériaux, en se dirigeant vers les composantes centrales du cyclotron. Les blindages ont été démolis par sections à partir desquelles des échantillons représentatifs ont été prélevés et analysés. Tous les échantillons ont fait l’objet d’un contrôle de contamination libre et fixe à l’aide de contaminamètres et de débitmètre avant d’être retirés du bâtiment. Une analyse plus poussée a été effectuée à l’aide de la spectroscopie gamme à basse énergie et de la scintillation liquide afin de caractériser et de quantifier quels produits d’activation étaient présents, le cas échéant.

Résultats

Les échantillons avant la démolition ont démontré que l’activation était principalement localisée dans les composantes métalliques autour de la source d’ions, des ports d’extraction et des stations cibles. Les six pouces intérieurs des blindages de béton ont également démontré de faibles niveaux d’activation.

Au fur et à mesure de la démolition, les analyses ont confirmé que les niveaux d’activité de la majorité des matériaux étaient bien en dessous des limites d’exemption et de libération inconditionnelle et qu’ils pouvaient être retirés sans condition. Le blindage de plomb entourant les cibles ne présentait pas non plus d’activité supérieure aux limites minimales détectables.

Environ 56 600 kg de matériel ont été exemptés ou retirés sans condition et environ 5 700 kg sont considérés comme potentiellement radioactifs. Les composantes activées qui n’ont pas pu être retirées sans condition se sont avérés être des composantes près du centre, à savoir une petite section des blindages d’acier nord et inférieur entourant l’aimant, deux rails de plancher, des poutres et une portion localisée des aimants supérieurs et inférieurs près des cibles. Ces matériaux restants seront conservés sous le permis consolidé de McMaster jusqu’à ce qu’un plan de retrait conditionnel ou d’élimination de déchets radioactifs soit finalisé.

Conclusion

Ce projet était le premier de ce type au Canada, réalisé dans le cadre d’un permis délivré par la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) pour la mise hors service d’une installation d’accélérateur de production d’isotopes. La décision de démanteler le cyclotron a entraîné le retrait inconditionnel de la majorité de matériels, et plusieurs parties ont été réutilisées par le cyclotron RDS du King’s College. Cela s’avère être une solution de remplacement viable à une option coûteuse consistant à enlever le cyclotron comme un tout.

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Estimation des effets de la filtration et de la ventilation sur la dose d’aérosols inhalés par les travailleur·se·s lors du démantèlement d’installations nucléaires

Nicholas Somer
Génie nucléaire, Université Ontario Tech

Coauteurs

• Glenn Harvel, Université Ontario Tech
• Ed Waller, Université Ontario Tech

Contexte

Lors du démantèlement des centrales nucléaires, des contaminants radioactifs peuvent être libérés dans l’environnement de travail sous la forme d’aérosols, lesquels peuvent exposer les travailleurs par inhalation, ingestion ou submersion. Les travailleurs effectuent souvent les travaux de démantèlement dans des espaces confinés et des environnements fermés. Les contrôles techniques typiques visant à réduire les concentrations comprennent le renouvellement de l’air ainsi que la filtration de l’air qui capture les aérosols à la source. La réduction de dose résultant de ces contrôles techniques n’est généralement pas bien comprise. Étant donné qu’il existe une panoplie de méthodes de filtration d’efficacité et de rendement variée, une méthode permettant d’estimer de la réduction de dose pour divers scénarios de travail est souhaitable.

Méthodes

Ce travail présente un modèle de concentration d’aérosols radioactifs. Il est utilisé pour estimer la dose effective engagée pour le ou la travailleur·se. Le modèle considère les paramètres du travail de démantèlement comme le temps de travail, le taux de sources d’aérosols, le renouvellement de l’air ainsi que la filtration de l’air et l’efficacité de la filtration. La concentration dans le temps est comparée à une accumulation d’aérosols dans le pire des cas, c’est-à-dire sans filtration et sans renouvellement de l’air. La dose effective engagée (DEE) due à l’inhalation des aérosols est calculée en appliquant l’approche de la publication 119 de la CIPR : La dose est proportionnelle à l’activité inhalée. Le taux de l’inhalation de l’activité est proportionnel à la concentration d’aérosols dans l’air. En intégrant la concentration dans le temps pour un quart de travail entier, il est possible d’estimer la dose reçue par un·e travailleur·se. Ces calculs impliquent l’intégration de fonctions élémentaires permettant l’adaptabilité du modèle et de faire les calculs facilement dans une feuille de calcul.

Résultats

La concentration d’aérosols dans le temps n’est pas exclusivement déterminée par le débit du filtre, l’efficacité de capture du filtre et le taux de renouvellement de l’air dans une pièce. Elle est plutôt déterminée par une combinaison de tous ces facteurs, appelée période de nettoyage τ. La période de nettoyage identifie les compromis pouvant être faits entre le renouvellement de l’air et la filtration.
De plus, c’est un paramètre technique qui s’applique à toute taille d’espace de travail.

En comparant avec le cas le plus défavorable sans ventilation et sans filtration, la réduction de la dose aux travailleur·se·s pendant un quart de travail de dix heures peut être déterminée. La réduction de la dose est exclusivement une fonction de la période de nettoyage τ et de la structure de l’équipe de démantèlement, c’est-à-dire lorsque des travaux sont effectués ou non. La réduction de dose est indépendante des paramètres spécifiques au scénario comme le volume de l’espace de travail, le taux de sources d’aérosols, les ÉPI, etc., et peut donc être utilisée pour modéliser la réduction de dose d’aérosols dans différents scénarios de démantèlement.

Deux diagrammes de sélection des filtres seront présentés. Le premier diagramme décrit la période de nettoyage τ pour une réduction de dose souhaitée dans le cadre d’un quart de travail modélisé de dix heures. Le second diagramme décrit les combinaisons nécessaires d’efficacité de filtre et de débit pour un seul filtre afin d’atteindre la période de nettoyage d’un tel espace. Ces types de diagrammes sont des outils que les ingénieurs et les spécialistes de la radioprotection peuvent prendre en considération lors de l’élaboration de l’ensemble des travaux, la sélection des contrôles techniques pour les travaux de démantèlement et encore plus.

Conclusion

Cette présentation traite d’un modèle mathématique de l’évolution des concentrations d’aérosols dans le temps, pendant des travaux de démantèlement en utilisant divers paramètres de ces travaux comme les taux de sources d’aérosols, la taille des espaces de travail, le renouvellement et la filtration de l’air, etc.

Le paramètre technique appelé période de nettoyage τ, qui émerge du modèle, détermine l’augmentation ou la réduction dans la concentration d’aérosols dans le temps et ultimement la dose reçue par les travailleur·se·s.

Pour la réduction de dose souhaitée, des diagrammes permettant de sélectionner les périodes de nettoyage et les paramètres de filtration associés peuvent être générés pour la conception de l’ensemble des travaux. Ce modèle suggère que les systèmes de filtration, qui vantent l’efficacité de captation devraient également tenir compte des débits spécifiés.

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Effets de l’exposition aux rayonnements ionisants sur plusieurs générations dans le biote non humain

Shayenthiran (Shayen) Sreetharan
Radiation Sciences, McMaster University

Coauthors

• Sandrine Frelon, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Cadarache, France
• Patrick Laloi, Université de Lyon, Villeurbanne, France
• Nele Horemans, Belgian Nuclear Research Centre (SCK CEN), Mol, Belgique / University of Hasselt, Diepenbeek, Belgique
• Sisko Salomaa, University of Eastern Finland, Kuopio, Finlande
• Christelle Adam-Guillermin, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Cadarache, France

Contexte

Les risques d’effets délétères radio-induits sur la descendance, et donc sur les prochaines générations sont une préoccupation majeure pour les parents exposés aux rayonnements ionisants d’origine professionnelle, médicale ou environnementale. À ce jour, les systèmes de protection radiologique ne quantifient pas ou ne prennent pas en compte la possibilité des effets pouvant se manifester sur les générations suivantes après l’exposition initiale.

Un groupe de travail (GT121) du Comité 1 de la Commission internationale de protection radiologique (CIPR) a été créé en 2021 pour étudier les effets des rayonnements ionisants sur la descendance et les prochaines générations. Un objectif du GT121 était d’examiner la documentation sur les effets multigénérationnels (dans lesquels l’exposition se poursuit sur plusieurs générations) et transgénérationnels (dans lesquels les générations suivantes ne sont pas exposées pendant la période de récupération) dans les biotes non humains. La durée plus courte des générations pour les espèces non humaines, offre un outil unique pour surveiller et étudier des effets générationnels après une exposition à des rayonnements, bien que les différences biologiques et physiologiques sous-jacentes entre ces espèces doivent être soigneusement prises en compte.

Méthode

Une analyse de multiples bases de données en ligne (Google Scholar, PubMed, Scopus) a été réalisée en 2022 en effectuant des recherches de mots-clés sur les sujets comme les effets multi- et transgénérationnels des rayonnements ionisants chez les espèces non humaines. Les expériences contrôlées en laboratoire ou sur le terrain ont été considérées ; ces dernières contenant généralement des études écologiques réalisées dans la zone d’exclusion de Tchernobyl ou la préfecture de Fukushima-Daiichi. En plus des études identifiées des bases de données en ligne, nous avons également pris en compte les publications de synthèse, les actes de congrès et les rapports d’experts.

Résultats

Les études ont été regroupées en catégories basées sur le modèle d’organisme utilisé, qui comprend des espèces de bactéries, de nématodes, d’annélides (principalement Caenorhabditis elegans), de crustacés (principalement Daphnia magna), d’insectes, d’amphibiens, d’oiseaux, de poissons, de mammifères et de plantes.

Les détails concernant le calendrier d’exposition (multigénérationnelle, transgénérationnelle ou environnementale), le nombre de générations étudiées, les critères surveillés et les résultats ont été résumés dans un tableau.

Des effets sur la modification des paramètres de reproduction ont été signalés chez la progéniture, une observation présente pour différents modèles étudiés. Dans certaines études, une diminution de la survie chez la progéniture a également été observée, cependant ces études impliquaient généralement une exposition chronique et persistante de nombreuses générations à un champ de rayonnement ou à la suite de doses aiguës très élevées dans le cadre d’études transgénérationnelles.

Un certain nombre d’études sur différentes espèces étudiées ont rapporté des changements dans les critères génétiques et épigénétiques surveillés, avec la transmission des changements épigénétiques dans les générations suivantes ayant déjà été décrite comme un mécanisme possible pour les effets de l’irradiation sur plusieurs générations ou sur le plan transgénérationnel. Des changements dans la méthylation du génome, des modifications des histones, des aberrations chromosomiques et d’autres mutations ont été rapportés chez des espèces de plantes (Arabidopsis thaliana et lin), de nématodes (Caenorhabditis elegans), d’insectes (Drosophila melanogaster) et d’amphibiens (rainettes du Japon et rainettes de l’Est).

Globalement, la diversité des données disponibles sur le biote non humain complique l’application des résultats rapportés dans les systèmes de protection radiologique. Nous proposons que des différences de sensibilité aux rayonnements entre les espèces, la transférabilité des données entre différentes espèces, la présence d’adaptation et de réponses adaptatives et la reconstruction des doses sur les générations suivantes et finalement l’extension des connaissances à l’homme représentent les principales lacunes dans ce domaine.

Conclusion

L’objectif de cette présentation était de procéder à une revue documentaire des études portant sur les effets multi- et transgénérationnels dans le biote non humain et d’envisager l’incorporation de ces données dans les systèmes de protection radiologique. Les effets signalés en matière d’altération de la reproduction représentent un sujet de préoccupation potentiel en raison de l’importance de la structure de la population et de l’écosystème dans le cadre de la radioprotection écologique. Cela contraste de la radioprotection humaine qui considère les effets au niveau individuel.

Les travaux futurs du groupe de travail 121 de la CIPR continueront à réviser cette documentation et une publication finale de la CIPR sera publiée pour la communauté de la radioprotection.

 

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