ISO 20785-2:2011
(Main)Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft — Part 2: Characterization of instrument response
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft — Part 2: Characterization of instrument response
ISO 20785-1:2011 specifies methods and procedures for characterizing the responses of devices used for the determination of ambient dose equivalent for the evaluation of exposure to cosmic radiation in civilian aircraft. The methods and procedures are intended to be understood as minimum requirements.
Dosimétrie de l'exposition au rayonnement cosmique dans l'aviation civile — Partie 2: Caractérisation de la réponse des instruments
La présente partie de l'ISO 20785 spécifie les méthodes et les modes opératoires permettant de caractériser les réponses des dispositifs utilisés pour déterminer l'équivalent de dose ambiant en vue de l'évaluation de l'exposition au rayonnement cosmique à bord d'un avion civil. Les méthodes et les modes opératoires doivent être considérés comme des exigences minimales.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20785-2
First edition
2011-06-01
Dosimetry for exposures to cosmic
radiation in civilian aircraft —
Part 2:
Characterization of instrument response
Dosimétrie de l'exposition au rayonnement cosmique dans l'aviation
civile —
Partie 2: Caractérisation de la réponse des instruments
Reference number
ISO 20785-2:2011(E)
©
ISO 2011
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ISO 20785-2:2011(E)
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Published in Switzerland
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ISO 20785-2:2011(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
3.1 General terms .2
3.2 Terms related to quantities and units .7
3.3 Terms related to the atmospheric radiation field.11
4 General considerations.12
4.1 The cosmic radiation field in the atmosphere.12
4.2 General considerations for the dosimetry of the cosmic radiation field in aircraft and
requirements for the characterization of instrument response .14
4.3 General considerations for measurements at aviation altitudes .15
5 Calibration fields and procedures .16
5.1 General considerations.16
5.2 Characterization of an instrument .18
5.3 Instrument-related software .21
6 Uncertainties.22
7 Remarks on performance tests.22
Annex A (informative) Representative particle fluence energy distributions for the cosmic
radiation field at flight altitudes for solar minimum and maximum conditions and for
minimum and maximum vertical cut-off rigidity .23
Annex B (informative) Radiation fields recommended for use in calibrations.25
Annex C (informative) Comparison measurements .29
Annex D (informative) Charged-particle irradiation facilities.31
Bibliography.32
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ISO 20785-2:2011(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 20785-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies, and
radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
ISO 20785 consists of the following parts, under the general title Dosimetry for exposures to cosmic radiation
in civilian aircraft:
⎯ Part 1: Conceptual basis for measurements
⎯ Part 2: Characterization of instrument response
A Part 3 dealing with measurements at aviation altitudes is in preparation.
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ISO 20785-2:2011(E)
Introduction
Aircraft crews are exposed to elevated levels of cosmic radiation of galactic and solar origin and secondary
radiation produced in the atmosphere, the aircraft structure and its contents. Following recommendations of
[1] [2]
the International Commission on Radiological Protection in Publication 60 , confirmed by Publication 103 ,
[3]
the European Union (EU) introduced a revised Basic Safety Standards Directive which included exposure to
natural sources of ionizing radiation, including cosmic radiation, as occupational exposure. The Directive
requires account to be taken of the exposure of aircraft crew liable to receive more than 1 mSv per year. It
then identifies the following four protection measures: (i) to assess the exposure of the crew concerned; (ii) to
take into account the assessed exposure when organizing working schedules with a view to reducing the
doses of highly exposed crew; (iii) to inform the workers concerned of the health risks their work involves; and
(iv) to apply the same special protection during pregnancy to female crew in respect of the “child to be born”
as to other female workers. The EU Council Directive has already been incorporated into laws and regulations
of EU member states and is being included in the aviation safety standards and procedures of the Joint
Aviation Authorities and the European Air Safety Agency. Other countries, such as Canada and Japan, have
issued advisories to their airline industries to manage aircraft crew exposure.
For regulatory and legislative purposes, the radiation protection quantities of interest are equivalent dose (to
the foetus) and effective dose. The cosmic radiation exposure of the body is essentially uniform, and the
maternal abdomen provides no effective shielding to the foetus. As a result, the magnitude of equivalent dose
to the foetus can be put equal to that of the effective dose received by the mother. Doses on board aircraft are
generally predictable, and events comparable to unplanned exposure in other radiological workplaces cannot
normally occur (with the rare exceptions of extremely intense and energetic solar particle events). Personal
dosemeters for routine use are not considered necessary. The preferred approach for the assessment of
doses of aircraft crew, where necessary, is to calculate directly the effective dose per unit time, as a function
of geographic location, altitude and solar cycle phase, and to combine these values with flight and staff roster
information to obtain estimates of effective doses for individuals. This approach is supported by guidance from
[4]
the European Commission and the ICRP in Publication 75 .
The role of calculations in this procedure is unique in routine radiation protection, and it is widely accepted that
[5]
the calculated doses should be validated by measurement . Effective dose is not directly measurable. The
operational quantity of interest is the ambient dose equivalent, H*(10). In order to validate the assessed doses
obtained in terms of effective dose, calculations can be made of ambient dose equivalent rates or route doses
in terms of ambient dose equivalent, and values of this quantity determined by measurements traceable to
national standards. The validation of calculations of ambient dose equivalent for a particular calculation
method may be taken as a validation of the calculation of effective dose by the same computer code, but this
step in the process might need to be confirmed. The alternative is to establish, a priori, that the operational
quantity ambient dose equivalent is a good estimator of effective dose and equivalent dose to the foetus for
the radiation fields being considered, in the same way that the use of the operational quantity personal dose
equivalent is justified for the estimation of effective dose for radiation workers.
The radiation field in aircraft at altitude is complex, with many types of ionizing radiation present, with energies
ranging up to many GeV. The determination of ambient dose equivalent for such a complex radiation field is
difficult. In many cases, the methods used for the determination of ambient dose equivalent in aircraft are
similar to those used at high-energy accelerators in research laboratories. Therefore, it is possible to
recommend dosimetric methods and methods for the calibration of dosimetric devices, as well as the
techniques for maintaining the traceability of dosimetric measurements to national standards. Dosimetric
measurements made to evaluate ambient dose equivalent need to be performed using accurate and reliable
methods that ensure the quality of readings provided to workers and regulatory authorities. The purpose of
this part of ISO 20785 is to specify procedures for the determination of the responses of instruments in
different reference radiation fields, as a basis for proper characterization of instruments used for the
determination of ambient dose equivalent in aircraft at altitude.
Requirements for the determination and recording of the cosmic radiation exposure of aircraft crew have been
introduced into the national legislation of EU member states and other countries. Harmonization of methods
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ISO 20785-2:2011(E)
used for determining ambient dose equivalent and for calibrating instruments is desirable to ensure the
compatibility of measurements performed with such instruments.
This part of ISO 20785 is intended for the use of primary and secondary calibration laboratories for ionizing
radiation, by radiation protection personnel employed by governmental agencies, and by industrial
corporations concerned with the determination of ambient dose equivalent for aircraft crew.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20785-2:2011(E)
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian
aircraft —
Part 2:
Characterization of instrument response
1 Scope
This part of ISO 20785 specifies methods and procedures for characterizing the responses of devices used for
the determination of ambient dose equivalent for the evaluation of exposure to cosmic radiation in civilian
aircraft. The methods and procedures are intended to be understood as minimum requirements.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO/IEC Guide 98-1, Uncertainty of measurement — Part 1: Introduction to the expression of uncertainty in
measurement
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM:1995)
ISO 4037-1, X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and doserate meters and for
determining their response as a function of photon energy — Part 1: Radiation characteristics and production
methods
ISO 6980-1, Nuclear energy — Reference beta-particle radiation — Part 1: Methods of production
ISO 8529-1:2001, Reference neutron radiations — Part 1: Characteristics and methods of production
ISO 12789-1, Reference radiation fields — Simulated workplace neutron fields — Part 1: Characteristics and
methods of production
ISO 12789-2, Reference radiation fields — Simulated workplace neutron fields — Part 2: Calibration
fundamentals related to the basic quantities
ISO 20785-1, Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft — Part 1: Conceptual basis for
measurements
ISO 29661, Reference radiation fields for radiation protection — Definitions and fundamental concepts
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ISO 20785-2:2011(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1 General terms
3.1.1
angle of radiation incidence
α
angle between the direction of radiation incidence and the reference direction of the instrument
3.1.2
calibration
operation that, under specified conditions, establishes a relation between the conventional quantity, H , and
0
the indication, G
NOTE 1 A calibration can be expressed by a statement, calibration function, calibration diagram, calibration curve or
calibration table. In some cases, it can consist of an additive or multiplicative correction of the indication with associated
measurement uncertainty.
NOTE 2 It is important not to confuse calibration with adjustment of a measuring system, often mistakenly called
“self-calibration”, or with verification of calibration.
3.1.3
calibration coefficient
N
coeff
quotient of the conventional quantity value to be measured and the corrected indication of the instrument
NOTE 1 The calibration coefficient is equivalent to the calibration factor multiplied by the instrument constant.
NOTE 2 The reciprocal of the calibration coefficient, N , is the response.
coeff
NOTE 3 For the calibration of some instruments, e.g. ionization chambers, the instrument constant and the calibration
factor are not identified separately but are applied together as the calibration coefficient.
NOTE 4 It is necessary, in order to avoid confusion, to state the quantity to be measured, for example: the calibration
coefficient with respect to fluence, N , the calibration coefficient with respect to kerma, N , the calibration coefficient with
Φ K
respect to absorbed dose, N .
D
3.1.4
calibration conditions
conditions, within the range of standard test conditions, actually prevailing during the calibration
3.1.5
calibration factor
N
fact
factor by which the product of the corrected indication and the associated instrument constant of the
instrument is multiplied to obtain the conventional quantity value to be measured under reference conditions
NOTE 1 The calibration factor is dimensionless.
NOTE 2 The corrected indication is the indication of the instrument corrected for the effect of influence quantities,
where applicable.
NOTE 3 The value of the calibration factor can vary with the magnitude of the quantity to be measured. In such cases,
a detector assembly is said to have a non-constant response.
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ISO 20785-2:2011(E)
3.1.6
measured quantity value
measured value of a quantity
measured value
M
quantity value representing a measurement result
NOTE 1 For a measurement involving replicate indications, each indication can be used to provide a corresponding
measured quantity value. This set of measured quantity values can be used to calculate a resulting measured quantity
value, such as an average or a median value, usually with a decreased associated measurement uncertainty.
NOTE 2 When the range of the true quantity values believed to represent the measurand is small compared with the
measurement uncertainty, a measured quantity value can be considered to be an estimate of an essentially unique true
quantity value and is often an average or a median of individual measured quantity values obtained through replicate
measurements.
NOTE 3 In the case where the range of the true quantity values believed to represent the measurand is not small
compared with the measurement uncertainty, a measured value is often an estimate of an average or a median of the set
of true quantity values.
NOTE 4 In ISO/IEC Guide 98-3:2008, the terms “result of measurement” and “estimate of the value of the measurand”
or just “estimate of the measurand” are used for “measured quantity value”.
3.1.7
conventional quantity value
conventional value of a quantity
conventional value
H
0
quantity value attributed by agreement to a quantity for a given purpose
NOTE 1 The term “conventional true quantity value” is sometimes used for this concept, but its use is discouraged.
NOTE 2 Sometimes, a conventional quantity value is an estimate of a true quantity value.
NOTE 3 A conventional quantity value is generally accepted as being associated with a suitably small measurement
uncertainty, which might be zero.
NOTE 4 In ISO 20785, the conventional quantity value is the best estimate of the value of the quantity to be measured,
determined by a primary or a secondary standard which is traceable to a primary standard.
3.1.8
correction factor
k
factor applied to the indication to correct for deviation of measurement conditions from reference conditions
NOTE If the correction of the effect of the deviation of an influence quantity requires a factor, the influence quantity is
of type F.
3.1.9
correction summand
G
S
summand applied to the indication to correct for the zero indication or the deviation of the measurement
conditions from the reference conditions
NOTE If the correction of the effect of the deviation of an influence quantity requires a summand, the influence
quantity is of type S.
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3.1.10
indication
G
quantity value provided by a measuring instrument or a measuring system
NOTE 1 An indication can be presented in visual or acoustic form or can be transferred to another device. An indication
is often given by the position of a pointer on the display for analogue outputs, a displayed or printed number for digital
outputs, a code pattern for code outputs, or an assigned quantity value for material measures.
NOTE 2 An indication and a corresponding value of the quantity being measured are not necessarily values of
quantities of the same kind.
3.1.11
influence quantity
quantity that, in a direct measurement, does not affect the quantity that is actually measured, but affects the
relation between the indication and the measurement result
NOTE 1 An indirect measurement involves a combination of direct measurements, each of which may be affected by
influence quantities.
NOTE 2 In ISO/IEC Guide 98-3:2008, the concept “influence quantity” is defined as in ISO/IEC Guide 99:2007,
covering not only the quantities affecting the measuring system, as in the definition above, but also those quantities that
affect the quantities actually measured. Also, in ISO/IEC Guide 98-3, this concept is not restricted to direct measurements.
NOTE 3 The correction of the effect of the influence quantity can require a correction factor (for an influence quantity of
type F) and/or a correction summand (for an influence quantity of type S) to be applied to the indication of the detector
assembly, e.g. in the case of microphonic or electromagnetic disturbance.
EXAMPLE The indication given by an unsealed ionization chamber is influenced by the temperature and pressure of
the surrounding atmosphere. Although needed for determining the value of the dose, the measurement of these two
quantities is not the primary objective.
3.1.12
instrument constant
c
i
quantity value by which the indication of the instrument, G (or, if corrections or normalization were carried out,
G ), is multiplied to give the value of the measurand or of a quantity to be used to calculate the value of the
corr
measurand
NOTE If the instrument's indication is already expressed in the same units as the measurand, as is the case with
area dosemeters, for instance, the instrument constant, c, is dimensionless. In such cases, the calibration factor and the
i
calibration coefficient can be the same. Otherwise, if the indication of the instrument has to be converted to the same units
as the measurand, the instrument constant has a dimension.
3.1.13
measurand
quantity intended to be measured
3.1.14
point of test
point in the radiation field at which the conventional quantity value is known
NOTE The reference point of a detector assembly is placed at the point of test for calibration purposes or for the
determination of the response.
3.1.15
primary measurement standard
primary standard
measurement standard established using a primary reference measurement procedure or created as an
artifact, chosen by convention
NOTE A primary standard has the highest metrological quality in a given field.
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ISO 20785-2:2011(E)
3.1.16
quantity value
number and reference together expressing the magnitude of a quantity
NOTE A quantity value is either a product of a number and a measurement unit (the unit “one” is generally not
indicated for quantities of dimension “one”) or a number and a reference to a measurement procedure.
3.1.17
reference conditions
conditions of use prescribed for testing the performance of a detector assembly or for comparing the results of
measurements
NOTE 1 The reference conditions represent the values of the set of influence quantities for which the calibration result
is valid without any correction.
NOTE 2 The value of the measurand can be chosen freely in agreement with the properties of the detector assembly to
be calibrated. The quantity to be measured is not an influence quantity but can influence the calibration result and the
response (see also Note 1).
3.1.18
reference direction
direction, in the coordinate system of the detector assembly, with respect to which the angle of the direction of
radiation incidence is measured in reference fields
NOTE At the angle of incidence of 0°, the reference direction of the detector assembly is parallel to the direction of
radiation incidence. At the angle of 180°, the reference direction of the detector assembly is anti-parallel to the direction of
radiation incidence.
3.1.19
reference orientation
orientation of the detector assembly for which the direction of the incident radiation coincides with the
reference direction of the detector assembly
3.1.20
reference point
point in the instrument that is placed at the point of test for calibration and test purposes
NOTE The distance of measurement is given by the distance between the radiation source and the reference point of
the detector assembly.
3.1.21
response
R
quotient of the indication, G, or the corrected indication, G , and the conventional quantity value to be
corr
measured
NOTE 1 To avoid confusion, it is necessary to specify which of the quotients given in the definition of the response
(that for the indication, G, or that for the corrected indication, G ) has been used. Furthermore, it is necessary, in order to
corr
avoid confusion, to state the quantity to be measured, for example the response with respect to fluence, R , the response
Φ
with respect to kerma, R or the response with respect to absorbed dose, R .
K D
NOTE 2 The reciprocal of the response under the specified conditions is equal to the calibration coefficient, N .
coeff
NOTE 3 The value of the response can vary with the magnitude of the quantity to be measured. In such cases, the
detector assembly's response is said to be non-constant.
NOTE 4 The response usually varies with the energy and direction distribution of the incident radiation. It is therefore
JJG
useful to consider the response as a function, R(E,Ω), of the radiation energy, E, and the direction, Ω , of the incident
monodirectional radiation. R(E) describes the “energy dependence” and R(Ω) the “angle dependence” of the response; for
JJG
the latter, Ω may be expressed by the angle, α, between the reference direction of the detector assembly and the
direction of an external monodirectional field.
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ISO 20785-2:2011(E)
3.1.22
secondary measurement standard
secondary standard
measurement standard established through calibration with respect to a primary measurement standard for a
quantity of the same kind
NOTE 1 Calibration can be carried out directly between a primary measurement standard and a secondary
measurement standard or it can involve an intermediate measuring system calibrated by the primary measurement
standard followed by assignment of a measurement result to the secondary measurement standard.
NOTE 2 A secondary standard can be variously represented, e.g. as a measuring device or a radionuclide source unit.
NOTE 3 The secondary standard can be used for calibrating a detector assembly and/or for determining its response.
The calibration of the secondary standard needs to be valid for the irradiation conditions used, e.g. energy, dose and/or
dose rate, and environmental conditions. The stability and reproducibility of the secondary standard has to be verified
periodically.
NOTE 4 The quantity value of the secondary standard is equated to the best estimate of the quantity, i.e. the
conventional quantity value.
3.1.23
standard test conditions
conditions represented by the range of values for the influence quantities under which a calibration or
determination of the response is carried out
NOTE Ideally, calibrations are carried out under reference conditions. As this is not always possible (e.g. for ambient
air pressure) or convenient (e.g. for ambient temperature), a (small) interval around the reference values can be
acceptable. If a calibration factor or response determined under standard conditions deviates significantly from the value
that would be obtained under reference conditions, a correction will normally be applied.
3.1.24
true quantity value
true value of a quantity
true value
quantity value consistent with the definition of a quantity
NOTE 1 In the error approach to describing a measurement, a true quantity value is considered unique and, in practice,
unknowable. The uncertainty approach is to recognize that, owing to the inherently incomplete amount of detail in the
definition of a quantity, there is not a single true quantity value but rather a set of true quantity values consistent with the
definition. However, this set of values is, in principle and in practice, unknowable. Other approaches dispense altogether
with the concept of a true quantity value and rely on the concept of metrological compatibility of measurement results for
assessing their validity.
NOTE 2 In the special case of a fundamental constant, the quantity is considered to have a single true quantity value.
NOTE 3 When the definitional uncertainty associated with the measurand is considered to be negligible compared to
the other components of the measurement uncertainty, the measurand can be considered to have an “essentially unique”
true quantity value. This is the approach taken by ISO/IEC Guide 98-3 and associated documents, in which the word “true”
is considered to be redundant.
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ISO 20785-2:2011(E)
3.2 Terms related to quantities and units
[71]
Most of the definitions in this subclause have been adapted from ISO 80000-10:2009 and ICRU
[6] [7]
Reports 36 and 51 .
3.2.1
particle fluence
fluence
Φ
at a given point in space, the mean number, dN, of particles incid
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20785-2
Première édition
2011-06-01
Dosimétrie de l'exposition au
rayonnement cosmique dans l'aviation
civile —
Partie 2:
Caractérisation de la réponse des
instruments
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft —
Part 2: Characterization of instrument response
Numéro de référence
ISO 20785-2:2011(F)
©
ISO 2011
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ISO 20785-2:2011(F)
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ISO 20785-2:2011(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Termes généraux . 2
3.2 Termes apparentés aux grandeurs et aux unités . 7
3.3 Termes apparentés au champ de rayonnement atmosphérique .11
4 Considérations générales .13
4.1 Champ de rayonnement cosmique dans l’atmosphère .13
4.2 Aspects généraux à considérer pour la dosimétrie du champ de rayonnement
cosmique à bord d’un avion et exigences relatives à la caractérisation de la
réponse des instruments .14
4.3 Considérations générales concernant les mesurages aux altitudes de vol des avions .15
5 Champs et modes opératoires d’étalonnage .17
5.1 Considérations générales .17
5.2 Caractérisation d’un instrument.19
5.2.1 Détermination des caractéristiques dosimétriques d’un instrument.19
5.2.2 Champs de rayonnement de référence .21
5.2.3 Rayonnement diffusé .22
5.2.4 Effet des autres types de rayonnement .22
5.2.5 Exigences relatives à la caractérisation dans des conditions différentes
des conditions de référence .22
5.2.6 Utilisation de simulations numériques .23
5.3 Logiciels associés aux instruments .23
5.3.1 Modes opératoires de développement des logiciels .23
5.3.2 Essais logiciels .24
5.3.3 Analyse des données dans des feuilles de calcul .24
6 Incertitudes.24
7 Remarques concernant les essais de performances .24
Annexe A (informative) Distributions en énergie représentatives de la fluence de particules
pour le rayonnement cosmique à des altitudes de vol d’avion dans les conditions
de période d’activité solaire minimale et maximale et pour la coupure de rigidité
géomagnétique verticale minimale et maximale .25
Annexe B (informative) Champs de rayonnement recommandés pour les étalonnages .29
Annexe C (informative) Mesurages comparatifs .33
Annexe D (informative) Installations d’irradiation de particules chargées.35
Bibliographie .36
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ISO 20785-2:2011(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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/IEC, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
L’attention est appelée 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.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
L’ISO 20785 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Dosimétrie pour l’exposition
au rayonnement cosmique à bord d’un avion civil:
— Partie 1: Fondement théorique des mesurages
— Partie 2: Caractérisation de la réponse des instruments
Une Partie 3 traitant des mesurages à bord d’avions est en cours de préparation.
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ISO 20785-2:2011(F)
Introduction
Le personnel navigant est exposé à des niveaux élevés de rayonnement cosmique d’origine galactique et
solaire, ainsi qu’au rayonnement secondaire produit dans l’atmosphère, dans la structure de l’avion et
son contenu. Suivant les recommandations de la Commission internationale de protection radiologique
[1] [2]
dans la Publication 60 , confirmées par la Publication 103 , l’Union européenne (UE) a établi la
[3]
révision d’une Directive relative aux normes de sécurité de base , classant parmi les expositions
professionnelles le cas de l’exposition aux sources naturelles de rayonnements ionisants, y compris le
rayonnement cosmique. Cette Directive exige de prendre en compte l’exposition du personnel navigant
susceptible de recevoir plus de 1 mSv par an. Elle identifie ensuite les quatre mesures de protection
suivantes: (i) évaluation de l’exposition du personnel concerné; (ii) prise en compte de l’exposition
évaluée lors de l’organisation des programmes de travail, en vue de réduire les doses du personnel
navigant fortement exposé; (iii) information aux travailleurs concernés sur les risques pour la santé que
leur travail implique; et (iv) application des mêmes règles de protection spécifiques en cas de grossesse
pour le personnel navigant féminin, eu égard à «l’enfant à naître», que pour tout autre travailleur
exposé de sexe féminin. La Directive du Conseil de l’UE a déjà été intégrée aux lois et réglementations
des États membres de l’UE ainsi que dans les normes et les modes opératoires de sécurité de l’aviation,
des autorités communes de l’aviation (Joint Aviation Authorities) et de l’Agence européenne pour la
sécurité aérienne (European Air Safety Agency). D’autres pays tels que le Canada et le Japon ont émis
des règles ou des recommandations à l’attention de leurs compagnies aériennes pour gérer la question
de l’exposition du personnel navigant.
Les grandeurs de protection concernées, dans un cadre réglementaire et législatif, sont la dose
équivalente (au fœtus) et la dose efficace. L’exposition de l’organisme au rayonnement cosmique est
globalement uniforme et l’abdomen maternel ne fournit aucune protection particulière au fœtus.
Ainsi, la dose équivalente au fœtus peut être considérée comme égale à la dose efficace reçue par la
mère. Les doses liées à l’exposition à bord des avions sont généralement prévisibles, et des événements
comparables à des expositions non prévues à d’autres postes de travail sous rayonnement ne peuvent
pas habituellement se produire (à l’exception rare des éruptions solaires extrêmement intenses
produisant des particules solaires très énergétiques). Le recours à des dosimètres individuels pour un
usage de routine n’est pas considéré comme nécessaire. L’approche préférée pour l’évaluation des doses
reçues par le personnel navigant, si nécessaire, consiste à calculer directement la dose efficace par
unité de temps, en fonction des coordonnées géographiques, de l’altitude et de la phase du cycle solaire,
et à combiner ces valeurs avec les informations concernant le vol et le tableau de service du personnel,
afin d’obtenir des estimations des doses efficaces pour les individus. Cette approche est recommandée
[4]
par la directive de la Commission européenne et la CIPR dans la Publication 75 .
Le rôle des calculs dans ce mode opératoire est unique par rapport aux méthodes d’évaluation
habituellement utilisées en radioprotection et il est largement admis qu’il convient de valider les doses
[5]
calculées par mesurage . La dose efficace n’est pas directement mesurable. La grandeur opérationnelle
utilisée est l’équivalent de dose ambiant, H*(10). Afin de valider les doses évaluées en termes de dose
efficace, il est possible de calculer les débits d’équivalent de dose ambiant ou les doses pendant le vol,
en termes d’équivalent de dose ambiant, ainsi que les valeurs de cette grandeur déterminées par des
mesurages traçables à des étalons nationaux. La validation des calculs de l’équivalent de dose ambiant
par une méthode de calcul particulière peut être considérée comme la validation du calcul de la
dose efficace par le même code de calcul, mais cette étape du processus d’évaluation peut nécessiter
d’être confirmée. La variante consiste à établir, a priori, que l’équivalent de dose ambiant constitue
un bon estimateur de la dose efficace et de la dose équivalente destinée au fœtus pour les champs
de rayonnements considérés, de la même façon que l’utilisation de l’équivalent de dose individuel est
justifiée pour l’estimation de la dose efficace des travailleurs sous rayonnement.
Le champ de rayonnement auquel est soumis un avion aux altitudes de vol est complexe, avec la présence
de nombreux types de rayonnements ionisants dont les énergies peuvent atteindre plusieurs GeV. Il est
difficile de déterminer l’équivalent de dose ambiant pour un champ de rayonnement si complexe. Dans
de nombreux cas, les méthodes employées pour déterminer l’équivalent de dose ambiant à bord d’un
avion sont semblables à celles utilisées auprès d’accélérateurs haute énergie dans les laboratoires de
recherche. Des méthodes dosimétriques et des méthodes d’étalonnage des dispositifs dosimétriques
peuvent par conséquent être recommandées, ainsi que les techniques permettant de conserver la
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ISO 20785-2:2011(F)
traçabilité des mesurages dosimétriques à des étalons nationaux. Les mesurages dosimétriques
effectués pour évaluer l’équivalent de dose ambiant doivent être réalisés à l’aide de méthodes précises
et fiables qui assurent la qualité des relevés fournis aux travailleurs et aux autorités de réglementation.
La présente partie de l’ISO 20785 a pour objectif de spécifier les modes opératoires permettant de
déterminer les réponses des instruments dans différents champs de rayonnement de référence,
lesquelles réponses serviront de base pour la caractérisation correcte des instruments utilisés pour
déterminer l’équivalent de dose ambiant à bord d’un avion aux altitudes de vol.
Les exigences relatives à la détermination et à l’enregistrement de l’exposition au rayonnement cosmique
du personnel navigant font partie intégrante de la législation nationale des États membres de l’UE et
d’autres pays. Il est souhaitable d’harmoniser les méthodes permettant de déterminer l’équivalent de
dose ambiant et d’étalonner les instruments utilisés afin de garantir la compatibilité des mesurages
effectués avec de tels instruments.
La présente partie de l’ISO 20785 est destinée à être utilisée par les laboratoires d’étalonnages
primaire et secondaire dans le domaine des rayonnements ionisants, par le personnel des services de
radioprotection employé par les organismes publics et par les entreprises industrielles, intéressées par
la détermination de l’équivalent de dose ambiant du personnel navigant.
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NORME INTERNATIONALE ISO 20785-2:2011(F)
Dosimétrie de l'exposition au rayonnement cosmique dans
l'aviation civile —
Partie 2:
Caractérisation de la réponse des instruments
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 20785 spécifie les méthodes et les modes opératoires permettant de
caractériser les réponses des dispositifs utilisés pour déterminer l’équivalent de dose ambiant en vue
de l’évaluation de l’exposition au rayonnement cosmique à bord d’un avion civil. Les méthodes et les
modes opératoires doivent être considérés comme des exigences minimales.
2 Références normatives
Les documents ci-après sont des références normatives indispensables à l’application du présent
document. 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).
Guide ISO/IEC 98-1, Incertitude de mesure — Partie 1: Introduction à l’expression de l’incertitude de mesure
Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure
(GUM:1995)
ISO 4037-1, Rayonnement X et gamma de référence pour l’étalonnage des dosimètres et des débitmètres, et
pour la détermination de leur réponse en fonction de l’énergie des photons — Partie 1: Caractéristiques des
rayonnements et méthodes de production
ISO 6980-1, Énergie nucléaire — Rayonnements bêta de référence — Partie 1: Méthodes de production
ISO 8529-1:2001, Rayonnements neutroniques de référence — Partie 1: Caractéristiques et méthodes de
production
ISO 12789-1, Champs de rayonnement de référence — Champs de neutrons simulant ceux de postes de
travail — Partie 1: Caractéristiques et méthodes de production
ISO 12789-2, Champs de rayonnement de référence — Champs de neutrons simulant ceux de postes de
travail — Partie 2: Concepts d’étalonnage en relation avec les grandeurs fondamentales
ISO 20785-1, Dosimétrie pour l’exposition au rayonnement cosmique à bord d’un avion civil — Partie 1:
Fondement théorique des mesurages
ISO 29661, Champs de rayonnement de référence pour la radioprotection — Définitions et concepts
fondamentaux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
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ISO 20785-2:2011(F)
3.1 Termes généraux
3.1.1
angle d’incidence du rayonnement
α
angle entre la direction de l’incidence du rayonnement et la direction de référence de l’instrument
3.1.2
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit une relation entre la grandeur conventionnelle, H ,
0
et l’indication, G
Note 1 à l'article: Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d’un énoncé, d’une fonction d’étalonnage, d’un
diagramme d’étalonnage, d’une courbe d’étalonnage ou d’une table d’étalonnage. Dans certains cas, il peut
consister en une correction additive ou multiplicative de l’indication avec une incertitude de mesure associée.
Note 2 à l'article: Il est important de ne pas confondre l’étalonnage avec l’ajustage d’un système de mesure,
souvent appelé improprement «auto-étalonnage», ni avec la vérification de l’étalonnage.
3.1.3
coefficient d’étalonnage
N
coeff
quotient de la valeur conventionnelle d’une grandeur à mesurer et de l’indication corrigée de
l’instrument
Note 1 à l'article: Le coefficient d’étalonnage est équivalent au facteur d’étalonnage multiplié par la constante de
l’instrument.
Note 2 à l'article: L’inverse du coefficient d’étalonnage, N , est la réponse.
coeff
Note 3 à l'article: Pour l’étalonnage de quelques instruments, par exemple les chambres d’ionisation, la constante
de l’instrument et le facteur d’étalonnage ne sont pas identifiés séparément, mais sont appliqués ensemble en
tant que coefficient d’étalonnage.
Note 4 à l'article: Il est nécessaire, pour éviter toute confusion, d’indiquer la grandeur à mesurer, par exemple le
coefficient d’étalonnage en ce qui concerne la fluence, N , le coefficient d’étalonnage en ce qui concerne le kerma,
Φ
N , le coefficient d’étalonnage en ce qui concerne la dose absorbée, N .
K D
3.1.4
conditions d’étalonnage
conditions situées dans la gamme des conditions normales d’essai existant au cours de l’étalonnage
3.1.5
facteur d’étalonnage
N
fact
facteur par lequel le produit de l’indication corrigée et de la constante associée de l’instrument est
multiplié afin d’obtenir la valeur conventionnelle d’une grandeur à mesurer dans les conditions de
référence
Note 1 à l'article: Le facteur d’étalonnage n’a pas de dimension.
Note 2 à l'article: L’indication corrigée est l’indication de l’instrument corrigée en fonction de l’effet des grandeurs
d’influence, le cas échéant.
Note 3 à l'article: La valeur du facteur d’étalonnage peut varier selon l’expression quantitative de la grandeur à
mesurer. Dans de tels cas, on dit que l’ensemble de détecteur a une réponse non constante.
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ISO 20785-2:2011(F)
3.1.6
valeur de la grandeur mesurée
valeur mesurée
M
valeur d’une grandeur représentant un résultat de mesure
Note 1 à l'article: Pour un mesurage impliquant des indications répétées, chacune peut être utilisée pour
fournir une valeur mesurée correspondante. Cet ensemble de valeurs mesurées peut ensuite être utilisé pour
calculer une valeur mesurée résultante, telle qu’une valeur moyenne ou une valeur médiane, en général avec une
incertitude de mesure associée qui décroît.
Note 2 à l'article: Lorsque l’étendue des valeurs vraies considérées comme représentant le mesurande est petite
par rapport à l’incertitude de mesure, on peut considérer une valeur mesurée comme une estimation d’une
valeur vraie par essence unique, souvent sous la forme d’une moyenne ou d’une médiane de valeurs mesurées
individuelles obtenues par des mesurages répétés.
Note 3 à l'article: Lorsque l’étendue des valeurs vraies considérées comme représentant le mesurande n’est pas
petite par rapport à l’incertitude de mesure, une valeur mesurée est souvent une estimation d’une moyenne ou
d’une médiane de l’ensemble des valeurs vraies.
Note 4 à l'article: Dans le Guide ISO/IEC 98-3:2008, les termes «résultat de mesure» et «estimation de la valeur du
mesurande», ou simplement «estimation du mesurande», sont utilisés au sens de «valeur mesurée».
3.1.7
valeur conventionnelle
valeur conventionnelle d’une grandeur
H
0
valeur attribuée à une grandeur par un accord pour un usage donné
Note 1 à l'article: Le terme «valeur conventionnellement vraie» est quelquefois utilisé pour ce concept, mais son
utilisation est déconseillée.
Note 2 à l'article: Une valeur conventionnelle est quelquefois une estimation d’une valeur vraie.
Note 3 à l'article: Une valeur conventionnelle est généralement considérée comme associée à une incertitude de
mesure convenablement petite, qui peut être nulle.
Note 4 à l'article: Dans l’ISO 20785, la valeur conventionnelle est la meilleure estimation de la valeur de la grandeur
à mesurer, déterminée par un étalon primaire ou par un étalon secondaire traçable à un étalon primaire.
3.1.8
facteur de correction
k
facteur appliqué à une indication en vue de corriger l’écart existant entre les conditions de mesure et
les conditions de référence
Note 1 à l'article: Si la correction de l’effet de l’écart d’une grandeur d’influence exige un facteur, la grandeur
d’influence est de type F.
3.1.9
terme de correction
G
S
terme appliqué à une indication en vue de corriger l’indication nulle ou l’écart existant entre les
conditions de mesure et les conditions de référence
Note 1 à l'article: Si la correction de l’effet de l’écart d’une grandeur d’influence exige un terme, la grandeur
d’influence est de type S.
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3.1.10
indication
G
valeur fournie par un instrument de mesure ou un système de mesure
Note 1 à l'article: Une indication peut être présentée sous forme visuelle ou acoustique, ou peut être transférée
à un autre dispositif. Elle est souvent donnée par la position d’un pointeur sur un affichage pour les sorties
analogiques, par un nombre affiché ou imprimé pour les sorties numériques, par une configuration codée pour
les sorties codées, ou par la valeur assignée pour les mesures matérialisées.
Note 2 à l'article: Une indication et la valeur de la quantité mesurée correspondante ne sont pas nécessairement
des valeurs de grandeurs de même nature.
3.1.11
grandeur d’influence
grandeur qui, lors d’un mesurage direct, n’a pas d’effet sur la grandeur effectivement mesurée, mais a
un effet sur la relation entre l’indication et le résultat de mesure
Note 1 à l'article: Un mesurage indirect implique une combinaison de mesurages directs, sur chacun desquels des
grandeurs d’influence peuvent avoir un effet.
Note 2 à l'article: Dans le Guide ISO/IEC 98-3:2008, le concept «grandeur d’influence» est défini comme dans le
Guide ISO/IEC 99:2007, de façon à comprendre non seulement les grandeurs qui ont un effet sur le système de
mesure, comme dans la définition ci-dessus, mais aussi celles qui ont un effet sur les grandeurs effectivement
mesurées. En outre, dans le Guide ISO/IEC 98-3, ce concept n’est pas limité aux mesurages directs.
Note 3 à l'article: La correction de l’effet de la grandeur d’influence peut exiger un facteur de correction (pour
une grandeur d’influence de type F) et/ou un terme de correction (pour une grandeur d’influence de type S) à
appliquer à l’indication de l’ensemble de détecteur, par exemple dans le cas de perturbations microphoniques ou
électromagnétiques.
EXEMPLE L’indication donnée par une chambre d’ionisation non scellée est influencée par la température
et la pression de l’atmosphère environnante. Bien qu’elles soient requises pour déterminer la valeur de la dose, le
mesurage de ces deux grandeurs n’est pas l’objectif principal.
3.1.12
constante de l’instrument
c
i
valeur par laquelle l’indication de l’instrument, G (ou, en cas de corrections ou de normalisation, G )
corr
est multipliée pour obtenir la valeur du mesurande ou d’une grandeur à utiliser pour calculer la valeur
du mesurande
Note 1 à l'article: Si l’indication de l’instrument est déjà exprimée dans les mêmes unités que le mesurande, comme
c’est le cas des dosimètres de zone, par exemple, la constante de l’instrument, c , n’a pas de dimension. Dans de
i
tels cas, le facteur d’étalonnage et le coefficient d’étalonnage peuvent être identiques. Sinon, si l’indication de
l’instrument doit être convertie dans les mêmes unités que le mesurande, la constante de l’instrument a une
dimension.
3.1.13
mesurande
grandeur que l’on veut mesurer
3.1.14
point de mesure
point du champ de rayonnement auquel la valeur conventionnelle d’une grandeur est connue
Note 1 à l'article: Le point de référence d’un ensemble de détecteur est placé au point de mesure à des fins
d’étalonnage ou pour la détermination de la réponse.
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ISO 20785-2:2011(F)
3.1.15
étalon primaire
étalon établi à l’aide d’un mode opératoire de mesure primaire ou créé comme objet choisi par
convention
Note 1 à l'article: Un étalon primaire présente les plus hautes qualités métrologiques dans un domaine spécifié
de métrologie.
3.1.16
valeur d’une grandeur
ensemble d’un nombre et d’une référence constituant l’expression quantitative d’une grandeur
Note 1 à l'article: La valeur d’une grandeur est le produit soit d’un nombre et d’une unité de mesure (l’unité «un»
n’est généralement pas indiquée pour les grandeurs de dimension «un»), soit d’un nombre et d’une référence à un
mode opératoire de mesure.
3.1.17
conditions de référence
conditions d’utilisation prescrites pour contrôler les performances d’un ensemble de détecteur ou pour
comparer les résultats des mesurages
Note 1 à l'article: Les conditions de référence représentent les valeurs de l’ensemble de grandeurs d’influence
pour lesquelles le résultat d’étalonnage est valide sans aucune correction.
Note 2 à l'article: La valeur du mesurande peut être choisie librement en accord avec les propriétés de l’ensemble
de détecteur à étalonner. La grandeur à mesurer n’est pas une grandeur d’influence mais peut influer sur le
résultat d’étalonnage et la réponse (voir aussi NOTE 1).
3.1.18
direction de référence
direction, dans le système des coordonnées de l’ensemble de détecteur, par rapport à laquelle l’angle de
la direction d’incidence du rayonnement est mesuré dans des champs de référence
Note 1 à l'article: À l’angle d’incidence de 0°, la direction de référence de l’ensemble de détecteur est parallèle à la
direction d’incidence du rayonnement. À l’angle de 180°, la direction de référence de l’ensemble de détecteur est
antiparallèle à la direction d’incidence du rayonnement.
3.1.19
orientation de référence
orientation de l’ensemble de détecteur selon laquelle la direction du rayonnement incident coïncide
avec la direction de référence de l’ensemble de détecteur
3.1.20
point de référence
point de l’instrument qui est placé au point de mesure à des fins d’étalonnage et d’essai
Note 1 à l'article: La distance de mesure est donnée par la distance entre la source de rayonnement et le point de
référence de l’ensemble de détecteur.
3.1.21
réponse
R
quotient de l’indication, G, ou de l’indication corrigée, G , et de la valeur conventionnelle d’une
corr
grandeur à mesurer
Note 1 à l'artic
...
Questions, Comments and Discussion
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