Sievert
Unité SI dérivée · grandeur : dose équivalente et efficace
01 · Définition
Le sievert est la dose absorbée multipliée par des facteurs qui tiennent compte du type de rayonnement et de la sensibilité des organes exposés. La dimension est la même que celle du gray, mais le sievert répond non pas à « combien d’énergie » mais à « à quel point est-ce dangereux ».
Un habitant moyen de la Terre reçoit par an environ deux millisieverts et demi, et l’essentiel ne vient pas de la technique mais du radon qui s’infiltre du sol dans les caves et les rez-de-chaussée. Le diagnostic médical en ajoute à peu près autant dans les pays à santé développée. Les accidents, le nucléaire et les essais donnent ensemble des fractions de pour cent — et pourtant ce sont eux qui déterminent la façon dont l’unité est perçue.
Les facteurs de pondération ne se déduisent pas d’équations : la Commission internationale de protection radiologique les fixe en généralisant les données sur les survivants d’Hiroshima, sur les mineurs des mines d’uranium et sur les animaux de laboratoire. La commission les révise tous les dix à vingt ans, et les nombres changent : on attribuait autrefois aux neutrons une échelle en marches, aujourd’hui une courbe lisse avec un maximum autour d’un mégaélectronvolt. Cela signifie qu’une dose en sieverts calculée en 1990 et la même dose selon les règles actuelles sont des nombres différents pour une seule et même exposition.
02 · Conversion
Saisissez une dose — la fiche la décomposera par unités
Le rem s’est maintenu dans les documents soviétiques et américains jusqu’aux années quatre-vingt-dix, et un rem vaut un centième de sievert — la même proportion que le rad au gray. La conversion depuis les grays exige de connaître le type de rayonnement : pour les photons et les électrons les nombres coïncident, pour les particules alpha ils diffèrent d’un facteur vingt.
Rem est l’abréviation de « roentgen equivalent man » et apparut dans les années quarante, quand il était déjà clair qu’une même ionisation nuit de façons différentes. Le sievert a pris sa place en 1979 en agrandissant l’unité d’un facteur cent — et cela a produit les mêmes confusions qu’avec le rad et le gray : un chiffre d’un ancien protocole, lu comme actuel, sous-estime la dose d’un facteur cent. Dans les normes russes de radioprotection le rem fut officiellement admis jusqu’aux années 2000, et il se rencontre encore dans la documentation des installations anciennes.
| Unité | Nom | Valeur | Où on la rencontre |
|---|---|---|---|
| Sv | sievert, unité du SI | 0,0024 | accidents, doses aiguës |
| mSv | millisievert | 2,4 | normes, médecine, doses annuelles |
| µSv | microsievert | 2400 | radios, vols, fond |
| nSv | nanosievert | 2 400 000 | débit de dose, appareils sensibles |
| Gy | gray au facteur 1 | 0,0024 | photons et électrons seulement |
| ans | années de fond moyen mondial | 1 | combien d’années de fond cela coûte |
| rem | roentgen equivalent man, années 1940 | 0,24 | URSS et USA jusqu’aux années 1990 |
| mrem | millirem | 240 | dosimétrie du personnel |
| R | röntgen dans l’air, approximativement | 0,27273 | ionisation de l’air, non des tissus |
| rad | rad au facteur 1 | 0,24 | dose absorbée, non équivalente |
| Sv | sievert | 0,0024 | l’unité actuelle |
La ligne avec les grays n’est valable que pour les rayons X et le rayonnement gamma, où le facteur de pondération vaut un. Les heures de vol sont calculées pour un niveau de croisière de onze kilomètres aux latitudes moyennes.
03 · Ordres de grandeur
de la banane au quart d’urgenceDeux millisieverts et demi : l’année moyenne mondiale
04 · Instruments de mesure
Avec quoi se mesurent les sieverts
Un détecteur au silicium dans la poche de la blouse : il compte les impulsions, cumule la dose et prévient par un bip quand le seuil de débit est dépassé. Il montre non la dose efficace mais une grandeur opérationnelle — ce qu’un appareil est réellement capable de mesurer.
Une sphère de polyéthylène d’un quart de mètre de diamètre avec un compteur à hélium à l’intérieur. L’enveloppe est choisie pour que la sensibilité de l’appareil suive la courbe du facteur de pondération des neutrons — l’appareil donne directement des sieverts et non des coups.
Des pastilles thermoluminescentes sous des fenêtres d’aluminium, de cuivre et de plastique. La différence de noircissement sous les filtres permet de retrouver l’énergie et le type de rayonnement, et donc le facteur — sans quoi les coups ne peuvent être convertis en sieverts.
Un fauteuil dans une pièce aux murs d’acier ancien et de plomb, où un détecteur capte le rayonnement gamma des isotopes entrés dans le corps. Il compte le césium et le potassium dans la personne directement et les convertit en dose attendue pour les cinquante années suivantes.
05 · Règles d’écriture
Le sievert toujours avec la précision de qui est la dose
Le symbole s’écrit avec un S majuscule et un v minuscule. Dans la vie courante la dose est presque toujours donnée en millisieverts et en microsieverts : un sievert entier signifie une atteinte grave, et dans des situations normales un tel nombre ne se rencontre pas. Le débit de dose s’écrit en microsieverts par heure, et il ne doit jamais être cité sans le temps d’exposition.
La dose efficace a été conçue pour gérer la protection, non pour évaluer le dommage subi par une personne précise : elle moyenne la sensibilité des organes sur un être humain conventionnel d’âge moyen et des deux sexes à la fois. L’appliquer après coup à une victime est une erreur répandue ; pour cela on calcule la dose à l’organe concerné. Et encore une règle : on peut additionner des doses efficaces de sources différentes, mais les comparer à l’indication d’un dosimètre domestique presque jamais.
06 · Unités voisines
Le sievert ferme la chaîne radiologique : le becquerel compte les désintégrations, le gray l’énergie parvenue à la matière, le sievert le dommage attendu. À chaque pas s’ajoute une information qui n’est pas dans l’unité précédente.
Les facteurs tissulaires sont répartis inégalement : la moelle osseuse rouge, les poumons, l’estomac et la glande mammaire reçoivent douze centièmes chacun, la peau et les os un centième. Parmi les fiches de Simetrium, le sievert voisine avec le gray, le becquerel, le curie et le joule avec le kilogramme les fiches de Simetrium voisinent avec le sievert gray, becquerel, curie et joule s le kilogramme à la base de la dimension.
07 · Section historique
Comment on a appris à convertir l’énergie en risque
Rolf Sievert dirigea le département de physique du Radiumhemmet et devint l’un des fondateurs de la commission internationale de protection contre les rayonnements. Il construisit aussi les premiers appareils de contrôle des doses reçues par les patients et soutenait qu’une limite devait être un nombre et non l’avis d’un médecin.
Les travaux sur les réacteurs et les neutrons ont montré qu’une même ionisation nuit de façons différentes. Le rem est apparu — une dose équivalente par son effet à un roentgen — et avec lui la notion d’efficacité biologique relative.
La Conférence générale des poids et mesures a introduit le sievert quatre ans après le gray, reconnaissant que deux grandeurs de même dimension ont besoin de noms différents. Sinon il était impossible de savoir dans un document de laquelle il s’agissait.
La commission a remplacé l’échelle en marches pour les neutrons par une courbe lisse, changé le poids de la glande mammaire et des gonades, introduit un facteur distinct pour les protons. Toutes les doses calculées selon les règles de 1990 ont dû être déclarées incomparables aux nouvelles.
La seule unité du SI qu’on ne peut pas mesurer
Aucun appareil ne mesure la dose efficace et aucun ne le peut par principe : elle est définie comme une somme sur les organes d’un être vivant, pondérée par des facteurs qu’une commission fixe pour des raisons de radioprotection. Pour que la dosimétrie reste praticable, on a inventé des grandeurs opérationnelles — l’équivalent de dose ambiant et l’équivalent de dose individuel. On ne les calcule pas pour une personne mais pour une sphère conventionnelle en matériau équivalent-tissu de trente centimètres de diamètre, et celles-là peuvent déjà être reproduites par un étalon et inscrites au certificat de l’appareil. Les appareils sont étalonnés sur ces grandeurs, et la commission vérifie à part qu’elles laissent une marge du côté sûr par rapport à la dose efficace. Il en résulte une construction à trois étages : une grandeur mesurable, une grandeur calculée et des facteurs qui les relient par convention et non par une équation. Voilà exactement pourquoi le chiffre d’un dosimètre domestique et celui d’un rapport de dose annuelle ne sont pas le même nombre, même si l’unité est la même sur les deux.
Catalogue · unités de mesure
Une fiche pour chaque grandeur
Sept unités de base du SI, vingt-deux unités dérivées portant un nom propre et les unités hors système dont ne se passent ni la technique ni la vie quotidienne. Chacune a sa fiche : définition, conversion, appareils, règles d’écriture. En 18 langues.