ISO/FDIS 18589-3

Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 3: Test method of gamma-emitting radionuclides using gamma-ray spectrometry

Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Sol — Partie 3: Méthode d'essai des radionucléides émetteurs gamma par spectrométrie gamma

General Information

• Status: Not Published
• ICS: 13.080.01 - Soil quality and pedology in general
• ICS: 17.240 - Radiation measurements
• Technical Committee: ISO/TC 85/SC 2 - Radiological protection
• Drafting Committee: ISO/TC 85/SC 2 - Radiological protection
• Current Stage: 5020 - FDIS ballot initiated: 2 months. Proof sent to secretariat
• Start Date: 17-Apr-2023
• Completion Date: 17-Apr-2023

Relations

• Revises: ISO 18589-3:2015 - Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 3: Test method of gamma-emitting radionuclides using gamma-ray spectrometry
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 18589-3
ISO/TC 85/SC 2 Secretariat: AFNOR
Voting begins on: Voting terminates on:
2022-04-29 2022-07-22
Measurement of radioactivity in the environment — Soil —
Part 3:
Test method of gamma-emitting radionuclides using
gamma-ray spectrometry
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Sol —

Partie 3: Méthode d'essai des radionucléides émetteurs gamma par spectrométrie gamma

ICS: 17.240; 13.080.01
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
This document is circulated as received from the committee secretariat.
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 18589-3:2022(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. © ISO 2022
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2022

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on

the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below

or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction .............................................................................................................................................................................................................................. vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ..................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms, definitions and symbols .......................................................................................................................................................... 2

3.1 Terms and definitions ...................................................................................................................................................................... 2

3.2 Symbols ......................................................................................................................................................................................................... 2

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 3

5 Reference sources ............................................................................................................................................................................................... 3

5.1 Source(s) for energy calibration ............................................................................................................................................. 3

5.2 Reference source(s) for efficiency calibration ............................................................................................................ 4

5.2.1 General ........................................................................................................................................................................................ 4

5.2.2 Reference sources for laboratory systems .................................................................................................. 4

5.2.3 Reference sources used with numerical methods ................................................................................ 4

6 Gamma spectrometry equipment......................................................................................................................................................5

6.1 General description ............................................................................................................................................................................ 5

6.2 Detector types......................................................................................................................................................................................... 5

6.3 High voltage power supply .......................................................................................................................................................... 5

6.4 Preamplifier .............................................................................................................................................................................................. 6

6.5 Cryostat or electric cooler ............................................................................................................................................................ 6

6.6 Shielding ....................................................................................................................................................................................................... 6

6.7 Analog or digital acquisition electronics ........................................................................................................................ 6

6.7.1 General ........................................................................................................................................................................................ 6

6.7.2 Analog electronic ............................................................................................................................................................... 6

6.7.3 Digital electronic DSP .................................................................................................................................................... 7

6.8 Computer, including peripherical devices and software .................................................................................. 7

7 Nuclear decay data ............................................................................................................................................................................................. 8

8 Sample container .................................................................................................................................................................................................8

9 Procedure ....................................................................................................................................................................................................................8

9.1 Packaging of samples for measuring purposes ......................................................................................................... 8

9.2 Laboratory background level .................................................................................................................................................... 9

9.3 Calibration .................................................................................................................................................................................................. 9

9.3.1 Energy calibration............................................................................................................................................................. 9

9.3.2 Efficiency calibration .................................................................................................................................................. 10

9.4 Correction required for the measurements of natural radionuclides ............................................... 11

10 Expression of results ....................................................................................................................................................................................12

10.1 Calculation of the activity per unit of mass ...............................................................................................................12

10.1.1 General .....................................................................................................................................................................................12

10.1.2 Dead time and pile up corrections (see ISO 20042) .........................................................................12

10.1.3 Decay corrections ...........................................................................................................................................................13

10.1.4 Self-absorption correction ...................................................................................................................................... 13

10.1.5 True coincidence summing .................................................................................................................................... 14

10.2 Standard uncertainty .................................................................................................................................................................... 15

10.3 Decision threshold ........................................................................................................................................................................... 16

10.4 Detection limit ..................................................................................................................................................................................... 16

10.5 Limits of the coverage intervals ........................................................................................................................................... 16

10.5.1 Limits of the probabilistically symmetric coverage interval .................................................. 16

10.5.2 The shortest coverage interval ........................................................................................................................... 17

10.6 Corrections for contributions from other radionuclides and background .................................... 17

10.6.1 General ..................................................................................................................................................................................... 17

iii
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)

10.6.2 Contribution from other radionuclides ....................................................................................................... 17

10.6.3 Contribution from background .......................................................................................................................... 19

11 Test report ...............................................................................................................................................................................................................19

Annex A (informative) Analysis of natural radionuclides in soil samples using gamma

spectrometry ........................................................................................................................................................................................................21

[19]

Annex B (informative) Self-attenuation correction ..................................................................................................................27

Annex C (informative) True coincidence summing ..........................................................................................................................30

Annex D (informative) Calculation of the activity per unit mass from a gamma spectrum

using a linear background subtraction ....................................................................................................................................32

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................34

© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical

Barriers to Trade (TBT), see the following URL: Foreword — Supplementary information.

The committee responsible for this document is ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies, and

radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.

This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 18589-3:2015), which has been

technically revised. The main changes are
— a correction to Formula (4)
— etc
A list of all parts in the ISO 18589 series can be found on the ISO website.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)
Introduction

Everyone is exposed to natural radiation. The natural sources of radiation are cosmic rays and

naturally occurring radioactive substances which exist in the earth and flora and fauna, including the

human body. Human activities involving the use of radiation and radioactive substances add to the

radiation exposure from this natural exposure. Some of those activities, such as the mining and use

of ores containing naturally-occurring radioactive materials (NORM) and the production of energy

by burning coal that contains such substances, simply enhance the exposure from natural radiation

sources. Nuclear power plants and other nuclear installations use radioactive materials and produce

radioactive effluent and waste during operation and decommissioning. The use of radioactive materials

in industry, agriculture and research is expanding around the globe.

All these human activities give rise to radiation exposures that are only a small fraction of the global

average level of natural exposure. The medical use of radiation is the largest and a growing man-made

source of radiation exposure in developed countries. It includes diagnostic radiology, radiotherapy,

nuclear medicine and interventional radiology.

Radiation exposure also occurs as a result of occupational activities. It is incurred by workers in

industry, medicine and research using radiation or radioactive substances, as well as by passengers

and crew during air travel. The average level of occupational exposures is generally below the global

average level of natural radiation exposure (see Reference [1]).

As uses of radiation increase, so do the potential health risk and the public's concerns. Thus, all these

exposures are regularly assessed in order to:

— improve the understanding of global levels and temporal trends of public and worker exposure;

— evaluate the components of exposure so as to provide a measure of their relative importance;

— identify emerging issues that may warrant more attention and study. While doses to workers are

mostly directly measured, doses to the public are usually assessed by indirect methods using the

results of radioactivity measurements of waste, effluent and/or environmental samples.

To ensure that the data obtained from radioactivity monitoring programs support their intended use, it

is essential that the stakeholders (for example nuclear site operators, regulatory and local authorities)

agree on appropriate methods and procedures for obtaining representative samples and for handling,

storing, preparing and measuring the test samples. An assessment of the overall measurement

uncertainty also needs to be carried out systematically. As reliable, comparable and ‘fit for purpose’

data are an essential requirement for any public health decision based on radioactivity measurements,

international standards of tested and validated radionuclide test methods are an important tool for

the production of such measurement results. The application of standards serves also to guarantee

comparability of the test results over time and between different testing laboratories. Laboratories

apply them to demonstrate their technical competences and to complete proficiency tests successfully

during interlaboratory comparisons, two prerequisites for obtaining national accreditation.

Today, over a hundred International Standards are available to testing laboratories for measuring

radionuclides in different matrices.

Generic standards help testing laboratories to manage the measurement process by setting out the

general requirements and methods to calibrate equipment and validate techniques. These standards

underpin specific standards which describe the test methods to be performed by staff, for example, for

different types of sample. The specific standards cover test methods for:
40 3 14

— naturally-occurring radionuclides (including K, H, C and those originating from the thorium

226 228 234 238 210

and uranium decay series, in particular Ra, Ra, U, U and Pb) which can be found in

materials from natural sources or can be released from technological processes involving naturally

occurring radioactive materials (e.g. the mining and processing of mineral sands or phosphate

fertilizer production and use);
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)

— human-made radionuclides, such as transuranium elements (americium, plutonium, neptunium,

3 14 90

and curium), H, C, Sr and gamma-ray emitting radionuclides found in waste, liquid and gaseous

effluent, in environmental matrices (water, air, soil and biota), in food and in animal feed as a result

of authorized releases into the environment, fallout from the explosion in the atmosphere of nuclear

devices and fallout from accidents, such as those that occurred in Chernobyl and Fukushima.

The fraction of the background dose rate to man from environmental radiation, mainly gamma

radiation, is very variable and depends on factors such as the radioactivity of the local rock and soil, the

nature of building materials and the construction of buildings in which people live and work.

A reliable determination of the activity concentration of gamma-ray emitting radionuclides in various

matrices is necessary to assess the potential human exposure, to verify compliance with radiation

protection and environmental protection regulations or to provide guidance on reducing health risks.

Gamma-ray emitting radionuclides are also used as tracers in biology, medicine, physics, chemistry, and

engineering. Accurate measurement of the activities of the radionuclides is also needed for homeland

security and in connection with the Non-Proliferation Treaty (NPT).

This document is to be used in the context of a quality assurance management system (ISO/IEC 17025).

ISO 18589 is published in several parts for use jointly or separately according to needs. These parts

are complementary and are addressed to those responsible for determining the radioactivity present

in soil, bedrocks and ore (NORM or TENORM). The first two parts are general in nature describe the

setting up of programmes and sampling techniques, methods of general processing of samples in the

laboratory (ISO 18589-1), the sampling strategy and the soil sampling technique, soil sample handling

and preparation (ISO 18589-2). ISO 18589-3, ISO 18589-4 and ISO 18589-5 deal with nuclide-specific

test methods to quantify the activity concentration of gamma emitters radionuclides (ISO 18589-3 and

ISO 20042), plutonium isotopes (ISO 18589-4) and Sr (ISO 18589-5) of soil samples. ISO 18589-6

deals with non-specific measurements to quantify rapidly gross alpha or gross beta activities and

ISO 18589-7 describes in situ measurement of gamma-emitting radionuclides.

The test methods described in ISO 18589-3 to ISO 18589-6 can also be used to measure the radionuclides

in sludge, sediment, construction material and products following proper sampling procedure.

This document is one of a set of International Standards on measurement of radioactivity in the

environment.
vii
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 18589-3:2022(E)
Measurement of radioactivity in the environment — Soil —
Part 3:
Test method of gamma-emitting radionuclides using
gamma-ray spectrometry
1 Scope

This document specifies the identification and the measurement of the activity in soils of a large number

of gamma-emitting radionuclides using gamma spectrometry. This non-destructive method, applicable

to large-volume samples (up to about 3 l), covers the determination in a single measurement of all the

γ-emitters present for which the photon energy is between 5 keV and 3 MeV.

Generic test method and fundamentals using gamma-ray spectrometry are described in ISO 20042.

This document can be applied by test laboratories performing routine radioactivity measurements as

a majority of gamma-emitting radionuclides is characterized by gamma-ray emission between 40 keV

and 2 MeV.

The method can be implemented using a germanium or other type of detector with a resolution better

than 5 keV.

This document addresses eople responsible for determining gamma-emitting radionuclides activity

present in soil, including rock from bedrock and ore, construction materials and products, potery,

etc. using NORM or those from technological processes involving Technologically Enhanced Naturally

Occurring Radioactive Materials (TENORM) e.g. the mining and processing of mineral sands or

phosphate fertilizer production and use, as well as of sludge and sediment, for the purpose of radiation

protection. It is suitable for the surveillance of the environment and the inspection of a site and allows,

in case of accidents, a quick evaluation of gamma activity of soil samples. This might concern soils from

gardens, farmland, urban or industrial sites that can contain building materials rubble, as well as soil

not affected by human activities.

When the radioactivity characterization of the unsieved material above 200 μm or 250 μm, made

of petrographic nature or of anthropogenic origin such as building materials rubble, is required,

this material can be crushed in order to obtain a homogeneous sample for testing as described in

ISO 18589-2.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 20042:2019, Measurement of radioactivity — Gamma-ray emitting radionuclides — Generic test

method using gamma-ray spectrometry

ISO 10703, Water quality — Gamma-ray emitting radionuclides — Test method using high resolution

gamma-ray spectrometry
ISO 11074, Soil quality — Vocabulary

ISO 11929-1, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of

the coverage interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application — Part 1:

Elementary applications
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)

ISO 11929-2, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of

the coverage interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application — Part 2:

Advanced applications

ISO 11929-3, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of

the coverage interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application — Part 3:

Applications to unfolding methods

ISO 18589-1, Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 1: General guidelines and

definitions

ISO 18589-2, Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 2: Guidance for the selection

of the sampling strategy, sampling and pre-treatment of samples
ISO 80000-10, Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics

IEC 61452, Nuclear instrumentation — Measurement of gamma-ray emission rates of radionuclides —

Calibration and use of germanium spectrometer

ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10703, ISO 11074, ISO 18589-1,

ISO 20042 and ISO 80000-10 apply.
3.2 Symbols
m mass of the test portion kg

A Activity of each radionuclide in calibration source, at the calibration time Bq

a, a Activity per unit of mass of each radionuclide, without and with corrections Bq·kg

t Test sample spectrum counting time s
t Background spectrum counting time s
t Time between the reference time and the start of the measuring time s
t Calibration spectrum counting time s
nn,,n Number of counts in the net area of the peak, at energy E, in the test
NE,,NE0sNE,
sample spectrum, in the background spectrum and in the calibration
spectrum, respectively
nn,,n Number of counts in the gross area of the peak, at energy E, in the test
gg,,EE0 gs,E
sample spectrum, in the background spectrum and in the calibration
spectrum, respectively
nn,,n Number of counts in the background of the peak, at energy E, in the test
bb,,EE0 bs,E
sample spectrum in the background spectrum and in the calibration
spectrum, respectively
ε efficiency of the detector at energy, E, with the actual measurement
geometry
f Correction factor considering all necessary corrections
f (E) Correction factor for self-attenuation at photon energy E
att
F (E) Attenuation factor at photon energy E
att
f Correction factor for decay for a reference date
Correction factor for coincidence losses (summing-out)
cl ,E
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(E)
Correction factor for summing-in effects by coincidences
su,E
Correction factor for dead time and pile up
dt ,pu E
P Probability of the emission of a gamma-ray with energy E of each radio-
nuclide, per decay
μ(E) linear attenuation coefficient at photon energy E cm
2 -1
mass attenuation coefficient, at photon energy, E cm .g
μ ()E
h height of the sample in the container cm
w mass fraction of element i (no unit)
ρ bulk density, in grams per cubic centimetre, of the sample g.cm
λ Decay constant of each radionuclide s

u(a), u(a ) Standard uncertainty associated with the measurement result (without Bq·kg

and with corrections)
U Expanded uncertainty calculated with k = 2. Bq·kg
Decision threshold, without and with corrections Bq·kg
aa,
Detection limit, without and with corrections Bq·kg
aa,

Lower and upper limits of the probabilistically symmetric coverage interval Bq·kg

aa,
Lower and
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 18589-3
ISO/TC 85/SC 2 Secrétariat: AFNOR
Début de vote: Vote clos le:
2022-04-29 2022-07-22
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement —
Sol —
Partie 3:
Méthode d'essai des radionucléides émetteurs gamma par
spectrométrie gamma
Measurement of radioactivity in the environment — Soil —
Part 3: Test method of gamma-emitting radionuclides using gamma-ray spectrometry
ICS: 17.240; 13.080.01
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.

Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.

OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET ISO/DIS 18589-3:2022(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
© ISO 2022
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
---------------------- Page: 1 ----------------------
© ISO 2022 – Tous droits réservés
ISO/DIS 18589-3:2022(F)
ISO/TC 85/SC 2
Date : 2022-07-22
ISO/DIS 18589-3:2022(F)
ISO/TC 85/SC 2
Secrétariat : AFNOR
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Sol — Partie 3 :
Méthode d’essai des radionucléides émetteurs gamma
par spectrométrie gamma

Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 3: Test method of gamma-emitting

radionuclides using gamma-ray spectrometry
Avertissement

Ce document n’est pas une Norme internationale de l’ISO. Il est distribué pour examen et observations.

Il est susceptible de modification sans préavis et ne peut être cité comme Norme internationale.

Les destinataires du présent projet sont invités à présenter, avec leurs observations, notification des

droits de propriété dont ils auraient éventuellement connaissance et à fournir une documentation

explicative.
ICS : 17.240 ; 13.080.01
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Type du document : Norme internationale
Tél.: [phone]
Sous-type du document :
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org Stade du document : (40) Enquête
Langue du document : F
Publié en Suisse
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................... v

Introduction ................................................................................................................................................................... vi

1 Domaine d’application ...................................................................................................................................1

2 Références normatives ..................................................................................................................................2

3 Termes, définitions et symboles ................................................................................................................2

3.1 Termes et définitions .....................................................................................................................................2

3.2 Symboles .............................................................................................................................................................3

4 Principe ...............................................................................................................................................................4

5 Sources de référence ......................................................................................................................................5

5.1 Source(s) utilisée(s) pour l’étalonnage en énergie .............................................................................5

5.2 Source(s) de référence pour l’étalonnage en rendement .................................................................5

5.2.1 Généralités .........................................................................................................................................................5

5.2.2 Sources de référence pour les chaînes de laboratoire .......................................................................5

5.2.3 Sources de référence utilisées avec des méthodes numériques ....................................................6

6 Équipement de spectrométrie gamma .....................................................................................................6

6.1 Description générale ......................................................................................................................................6

6.2 Types de détecteurs ........................................................................................................................................7

6.3 Alimentation haute tension .........................................................................................................................7

6.4 Préamplificateur ..............................................................................................................................................7

6.5 Cryostat ou refroidisseur électrique ........................................................................................................7

6.6 Blindage ..............................................................................................................................................................8

6.7 Électronique d’acquisition analogique ou numérique .......................................................................8

6.7.1 Généralités .........................................................................................................................................................8

6.7.2 Électronique analogique ...............................................................................................................................8

6.7.3 Système électronique numérique de traitement des signaux (DSP) ............................................9

6.8 Ordinateur avec logiciels et matériels périphériques associés ......................................................9

7 Données relatives à la décroissance nucléaire .................................................................................. 10

8 Conteneur d’échantillon ............................................................................................................................. 10

9 Mode opératoire............................................................................................................................................ 10

9.1 Conditionnement des échantillons pour les besoins du mesurage ............................................ 10

9.2 Niveau de bruit de fond du laboratoire ................................................................................................ 11

9.3 Étalonnage ....................................................................................................................................................... 12

9.3.1 Étalonnage en énergie ................................................................................................................................. 12

9.3.2 Étalonnage en rendement ......................................................................................................................... 12

9.4 Corrections requises pour les mesurages des radionucléides naturels ................................... 14

10 Expression des résultats ............................................................................................................................ 14

10.1 Calcul de l’activité massique ..................................................................................................................... 14

10.1.1 Généralités ...................................................................................................................................................... 14

10.1.2 Corrections du temps mort et des empilements (voir l’ISO 20042) .......................................... 15

10.1.3 Corrections de décroissance ..................................................................................................................... 16

10.1.4 Correction de l’effet d’auto-absorption ................................................................................................ 16

10.1.5 Sommation des coïncidences vraies ...................................................................................................... 17

10.2 Incertitude-type ............................................................................................................................................ 18

10.3 Seuil de décision ............................................................................................................................................ 19

© ISO 2022 – Tous droits réservés
iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(F)

10.4 Limite de détection ...................................................................................................................................... 20

10.5 Limites de l’intervalle élargi .................................................................................................................... 20

10.5.1 Limites de l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique .................................................. 20

10.5.2 Intervalle élargi le plus court .................................................................................................................. 21

10.6 Corrections relatives aux contributions d’autres radionucléides et du bruit de fond ....... 21

10.6.1 Généralités...................................................................................................................................................... 21

10.6.2 Contribution des autres radionucléides .............................................................................................. 22

10.6.3 Contribution du bruit de fond ................................................................................................................. 22

11 Rapport d’essai ............................................................................................................................................. 23

Annexe A (informative) Analyse par spectrométrie gamma de radionucléides naturels

présents dans des échantillons de sol .................................................................................................. 25

[19]

Annexe B (informative) Correction de l’auto-atténuation ...................................................................... 31

Annexe C (informative) Sommation des coïncidences vraies ..................................................................... 33

Annexe D (informative) Calcul de l’activité massique à partir d’un spectre de rayonnement

gamma par soustraction d’un bruit de fond linéaire ...................................................................... 36

Bibliographie ............................................................................................................................................................... 38

© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le

droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2

(voir www.iso.org/directives).

L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant : www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies

nucléaires et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.

Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 18589-3:2015), qui a fait l’objet

d’une révision technique. Les principales modifications apportées sont :
— correction de la Formule (4) ;
— etc.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 18589 se trouve sur le site Web de l’ISO.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(F)
Introduction

Tout individu est exposé à des rayonnements naturels. Les sources naturelles de rayonnement sont les

rayons cosmiques et les substances radioactives naturellement présentes dans la terre, la faune et la

flore, incluant le corps humain. Les activités anthropiques impliquant l’utilisation de rayonnements et

de substances radioactives s’ajoutent à l’exposition aux rayonnements résultant de cette exposition

naturelle. Certaines de ces activités, dont l’exploitation minière et l’utilisation de minerais contenant

des matières radioactives naturelles (MRN) ainsi que la production d’énergie par combustion de

charbon contenant ces substances, ne font qu’augmenter l’exposition des sources naturelles de

rayonnement. Les centrales électriques nucléaires et autres installations nucléaires emploient des

matières radioactives et génèrent des effluents et des déchets radioactifs dans le cadre de leur

exploitation et leur déclassement. L’utilisation de matières radioactives dans les secteurs de l’industrie,

de l’agriculture et de la recherche connaît un essor mondial.

Toutes ces activités anthropiques provoquent des expositions aux rayonnements qui ne représentent

qu’une petite fraction du niveau moyen mondial d’exposition naturelle. Dans les pays développés,

l’utilisation des rayonnements à des fins médicales représente la plus importante source anthropique

d’exposition aux rayonnements et qui, de plus, ne cesse d’augmenter. Ces applications médicales

englobent la radiologie diagnostique, la radiothérapie, la médecine nucléaire et la radiologie

interventionnelle.

L’exposition aux rayonnements découle également d’activités professionnelles. Elle est subie par les

employés des secteurs de l’industrie, de la médecine et de la recherche qui utilisent des rayonnements

ou des substances radioactives, ainsi que par les passagers et le personnel navigant pendant les voyages

aériens. Le niveau moyen des expositions professionnelles est généralement inférieur au niveau moyen

mondial des expositions naturelles aux rayonnements (voir référence [1]).

Du fait de l’utilisation croissante des rayonnements, le risque pour la santé et les préoccupations du

public augmentent. Par conséquent, toutes ces expositions sont régulièrement évaluées afin :

— de mieux connaître les niveaux mondiaux et les tendances temporelles de l’exposition du public et

des salariés ;

— d’évaluer les composantes de l’exposition et de chiffrer leur importance relative ;

— d’identifier de nouvelles problématiques qui peuvent mériter une plus grande attention et une

surveillance. Alors que les doses reçues par les travailleurs sont le plus souvent mesurées

directement, celles reçues par le public sont habituellement évaluées par des méthodes indirectes

qui consistent à exploiter les résultats des mesurages de la radioactivité de déchets, effluents et/ou

échantillons environnementaux.
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(F)

Afin de garantir que les données obtenues dans le cadre de programmes de surveillance de la

radioactivité permettent de répondre à l’objectif de l’évaluation, il est primordial que les parties

prenantes (par exemple, les exploitants de site nucléaire, les organismes de réglementation et les

autorités locales) conviennent des méthodes et modes opératoires appropriés pour obtenir des

échantillons représentatifs ainsi que pour la manipulation, le stockage, la préparation et le mesurage

des échantillons pour essai. Il est également nécessaire de procéder systématiquement à une évaluation

de l’incertitude globale de mesure. Pour toute décision en matière de santé publique s’appuyant sur des

mesures de la radioactivité, il est capital que les données soient fiables, comparables et adéquates par

rapport à l’objectif de l’évaluation ; c’est pourquoi les normes internationales spécifiant des méthodes

d’essai des radionucléides qui ont été vérifiées par des essais et validées sont un outil important dans

l’obtention de tels résultats de mesure. L’application de normes permet également de garantir la

comparabilité des résultats d’essai dans le temps et entre différents laboratoires d’essai.

Les laboratoires les appliquent pour démontrer leurs compétences techniques et pour passer les essais

d’aptitude lors d’e comparaisons interlaboratoires, deux conditions préalables à l’obtention d’une

accréditation nationale.

À l’heure actuelle, plus d’une centaine de Normes internationales sont à la disposition des laboratoires

d’essai pour leur permettre de mesurer les radionucléides dans différentes matrices.

Les normes générales aident les laboratoires d’essai à maîtriser le processus de mesure en définissant

les exigences et méthodes générales d’étalonnage des appareils et de validation des techniques.

Ces normes viennent à l’appui de normes spécifiques qui décrivent les méthodes d’essai à mettre en

œuvre par le personnel, par exemple pour différents types d’échantillons. Les normes spécifiques

couvrent les méthodes d’essai relatives aux :
40 3 14

— radionucléides naturels (le K, le H, le C et les radionucléides des familles radioactives du

226 228 234 238 210

thorium et de l’uranium, notamment le Ra, le Ra, le U, le U et le Pb) qui peuvent être

retrouvés dans des matériaux issus de sources naturelles ou qui peuvent être émis par des

procédés technologiques impliquant des matières radioactives naturelles (par exemple

l’exploitation minière et le traitement des sables minéraux ou la production et l’utilisation d’engrais

phosphatés) ;

— radionucléides anthropiques, tels que les éléments transuraniens (américium, plutonium,

3 14 90

neptunium, curium), le H, le C, le Sr et les radionucléides émetteurs gamma retrouvés dans les

déchets, les effluents liquides et gazeux, dans les matrices environnementales (telles que l’eau, l’air,

le sol, le biote), dans l’alimentation et dans les aliments pour animaux à la suite de rejets autorisés

dans l’environnement, d’une contamination par des retombées radioactives engendrées par

l’explosion dans l’atmosphère de dispositifs nucléaires et d’une contamination par des retombées

radioactives résultant d’accidents tels que ceux qui se sont produits à Tchernobyl et à Fukushima.

La fraction du débit de dose d’exposition au rayonnement bruit de fond, due aux rayonnements

environnementaux, principalement aux rayonnements gamma, qu’une personne reçoit est très variable

et dépend de plusieurs facteurs tels que la radioactivité de la roche locale et du sol local, la nature des

matériaux de construction et la construction des bâtiments dans lesquels les personnes vivent ou

travaillent.

Une détermination fiable de l’activité massique des radionucléides émetteurs gamma dans différentes

matrices est nécessaire pour évaluer le niveau potentiel d’exposition des êtres humains, vérifier la

conformité à la législation en matière d’environnement et de radioprotection ou donner des

recommandations visant à limiter les risques sur la santé. Les radionucléides émetteurs gamma sont

également utilisés en tant que traceurs en biologie, médecine, physique, chimie et ingénierie.

Un mesurage précis de l’activité des radionucléides est également nécessaire pour la sécurité intérieure

et dans le cadre du traité de non-prolifération (T.N.P.).
© ISO 2022 – Tous droits réservés
vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(F)

Le présent document doit être utilisé dans le cadre d’un système de management de l’assurance qualité

(ISO/IEC 17025).

L’ISO 18589 est publiée en plusieurs parties, à utiliser ensemble ou séparément selon les besoins.

Elles sont complémentaires entre elles et s’adressent aux personnes chargées de déterminer la

radioactivité présente dans les sols, les socles rocheux et le minerai (MRN ou MRNAT).

Les deux premières parties sont générales et décrivent la définition des programmes et des techniques

d’échantillonnage, des méthodes de traitement général d’échantillons dans le laboratoire

(ISO 18589-1), ainsi que la stratégie d’échantillonnage et la technique d’échantillonnage des

échantillons de sol, la manipulation et la préparation des échantillons de sol (ISO 18589-2).

L’ISO 18589-3, l’ISO 18589-4 et l’ISO 18589-5 traitent de méthodes d’essai propres à un nucléide pour

quantifier l’activité massique des radionucléides émetteurs gamma (ISO 18589-3 et ISO 20042),

des isotopes de plutonium (ISO 18589-4) et Sr (ISO 18589-5) des échantillons de sol. L’ISO 18589-6

traite des mesurages non spécifiques pour quantifier rapidement des activités alpha globale ou bêta

globale et l’ISO 18589-7 décrit un mesurage in situ de radionucléides émetteurs gamma.

Les méthodes d’essai décrites dans les normes ISO 18589-3 à ISO 18589-6 peuvent également être

utilisées pour mesurer les radionucléides dans une boue, dans un sédiment, dans un matériau de

construction et dans des produits de construction en suivant un mode opératoire d’échantillonnage

approprié.

Le présent document fait partie d’un ensemble de Normes internationales traitant du mesurage de la

radioactivité dans l’environnement.
© ISO 2022 – Tous droits réservés
viii
---------------------- Page: 8 ----------------------
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 18589-3:2022(F)
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Sol —
Partie 3 : Méthode d’essai des radionucléides émetteurs
gamma par spectrométrie gamma
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie l’identification et le mesurage de l’activité d’un grand nombre de

radionucléides émetteurs gamma, dans des sols, par spectrométrie gamma. Cette méthode non

destructive applicable à des échantillons de grand volume (jusqu’à 3 l) permet de déterminer, par un

seul mesurage, tous les émetteurs γ présents dont l’énergie des photons est comprise entre 5 keV et

3 MeV.

La méthode d’essai générique et les principes fondamentaux d’utilisation de la spectrométrie gamma

sont décrits dans l’ISO 20042.

Le présent document peut être utilisé par les laboratoires d’essai réalisant des mesures de radioactivité

en routine, car la majorité des radionucléides émetteurs gamma est caractérisée par des raies

d’émission gamma entre 40 keV et 2 MeV.

Cette méthode peut être mise en œuvre en utilisant un germanium ou un autre type de détecteur d’une

résolution supérieure à 5 keV.

Le présent document s’adresse aux personnes chargées de déterminer l’activité des radionucléides

émetteurs gamma présents dans les sols, comprenant les roches provenant du socle rocheux et le

minerai, les matériaux et produits de construction, les poteries, etc. utilisant des MRN ou résultant de

procédés technologiques impliquant des matières radioactives naturelles améliorées

technologiquement (MRNAT), par exemple l’exploitation minière et le traitement des sables minéraux

ou la production et l’utilisation d’engrais phosphatés, ainsi que les boues et les sédiments, dans un but

de radioprotection. Elle est parfaitement adaptée à la surveillance de l’environnement et à l’inspection

d’un site et permet, en cas d’accidents, une évaluation rapide du niveau de radioactivité gamma.

Elle peut concerner les sols de jardins ou des terres agricoles, les sols de sites urbains ou industriels

pouvant contenir des débris de matériaux de construction, ainsi que les sols qui n’ont pas été modifiés

par des activités humaines.

Lorsque la caractérisation radiologique d’un matériau tamisé supérieur à 200 μm ou à 250 μm, de

nature pétrographique ou d’origine anthropogénique, tels que des débris de matériaux de construction,

est nécessaire, ce matériau peut être broyé afin d’obtenir un échantillon homogène pour les essais

décrits dans l’ISO 18589-2.
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/DIS 18589-3:2022(F)
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document et sont indispensables pour son application. Pour les

références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 20042:2019, Mesurage de la radioactivité — Radionucléides émetteurs gamma — Méthode d’essai

générique par spectrométrie gamma.

ISO 10703, Qualité de l’eau — Radionucléides émetteurs gamma — Méthode d’essai par spectrométrie

gamma à haute résolution.
ISO 11074, Qualité du sol — Vocabulaire.

ISO 11929-1, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et

extrémités de l’intervalle élargi) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et

applications — Partie 1 : Applications élémentaires.

ISO 11929-2, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et

extrémités de l’intervalle élargi) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et

applications — Partie 2 : Applications avancées.

ISO 11929-3, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et

extrémités de l’intervalle élargi) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et

applications — Partie 3 : Application aux méthodes de déconvolution.

ISO 18589-1, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Sol — Partie 1 : Lignes directrices

générales et définitions.

ISO 18589-2, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Sol — Partie 2 : Lignes directrices

pour la sélection de la stratégie d’échantillonnage, l’échantillonnage et le prétraitement des échantillons.

ISO 80000-10, Grandeurs et unités — Partie 10 : Physique atomique et nucléaire.

IEC 61452, Instrumentation nucléaire — Mesure des taux d’émission gamma de radionucléides —

Étalonnage et utilisation des spectromètres germanium.

ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais.

3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 10703, l’ISO 11074,

l’ISO 18589-1, l’ISO 20042 et l’ISO 80000-10 s’appliquent.
© ISO 2022 – Tous droits réservés
...