ISO 20785-3:2023
(Main)Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft — Part 3: Measurements at aviation altitudes
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft — Part 3: Measurements at aviation altitudes
This document gives the basis for the measurement of ambient dose equivalent at flight altitudes for the evaluation of the exposures to cosmic radiation in civilian aircraft.
Dosimétrie pour les expositions au rayonnement cosmique à bord d'un avion civil — Partie 3: Mesurages à bord d'avions
Le présent document fournit les principes de base permettant de mesurer l’équivalent de dose ambiant aux altitudes de vol pour l’évaluation de l’exposition au rayonnement cosmique à bord d’un avion.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20785-3
Second edition
2023-06
Dosimetry for exposures to cosmic
radiation in civilian aircraft —
Part 3:
Measurements at aviation altitudes
Dosimétrie pour les expositions au rayonnement cosmique à bord
d'un avion civil —
Partie 3: Mesurages à bord d'avions
Reference number
© ISO 2023
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Quantities and units . 1
3.2 Atmospheric radiation field . 4
4 General considerations .5
4.1 General description of the cosmic radiation field in the atmosphere . 5
4.2 General considerations concerning the measurements . 7
4.2.1 General . 7
4.2.2 Selection of appropriate instruments . 7
4.2.3 Characterization of the responses of the instruments . 7
4.2.4 Measurements inside an aircraft . 7
4.2.5 Application of appropriate correction factors . 8
4.3 Safety and regulatory requirements for in-flight measurements . 8
5 Measurement at aviation altitude .8
5.1 Parameters determining the dose rate . 8
5.1.1 Barometric altitude . 8
5.1.2 Geographic coordinates . 8
5.1.3 Solar activity . 9
5.2 Possible influence quantities . 9
5.2.1 General . 9
5.2.2 Cabin air pressure . 9
5.2.3 Cabin air temperature . 9
5.2.4 Cabin air humidity . 9
5.3 Specific considerations for active instruments . 9
5.3.1 Power supply . . 9
5.3.2 Vibrations and shocks . 10
5.3.3 Electromagnetic interferences from the aircraft . 10
5.4 Specific considerations for passive measurements . 10
5.4.1 Security X-ray scanning . 10
5.4.2 Background subtraction . 10
6 Uncertainties .10
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 .11
Bibliography .17
iii
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 voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technology, and
radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection, in collaboration with the European
Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 430, nuclear energy, nuclear
technologies and radiological protection, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 20785-3:2015), which has been
technically revised.
The main changes are as follows:
— revision of the definitions of the terms;
— updated references.
A list of all parts in the ISO 20785 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.
iv
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 the International Commission on Radiological Protection (ICRP)
[3] [4]
in Publication 60 , confirmed by Publication 103 , the European Union (EU) introduced a revised
[5]
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:
a) to assess the exposure of the crew concerned;
b) to take into account the assessed exposure when organizing working schedules with a view to
reducing the doses of highly exposed crew;
c) to inform the workers concerned of the health risks their work involves;
d) to apply the same special protection during pregnancy to female crew in respect of the ‘child to be
born’ as to other female workers; after declaration of pregnancy, to ensure that the additional dose
to the embryo/foetus would not exceed 1 mSv.
The EU Council Directive has to be incorporated into laws and regulations of EU Member States and has
to be 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. ICRP has recommended a graded approach for
radiological protection of flyers by setting three groups: aircraft crews, frequent flyers, and occasional
flyers and encourages frequent flyers to perform self-assessment of their doses from cosmic radiation
[6]
so that they could consider adjustment of their flight frequency as necessary .
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 effective dose rate, as a function of geographic location, altitude and solar cycle phase, and
to fold these values with flight and staff roster information to obtain estimates of effective doses for
individuals. This approach is supported by guidance from the European Commission, the ICRP in
[7] [8]
Publication 75 and the ICRU in Report 84 .
The role of calculations in this procedure is unique in routine radiation protection and it is widely
accepted that the calculated doses should be validated by measurement. As effective dose is not directly
measurable, the operational quantity of interest is ambient dose equivalent, H*(10). Although the new
[9]
recommendations on operational quantities have recently been published by ICRU , there would be
a delay before being introduced into future ISO and IEC standards. As indicated in particular in ICRU
Report 84, the ambient dose equivalent is considered to be a conservative estimator of effective dose
if isotropic or superior isotropic irradiation can be assumed. 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 may 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
v
dose for radiation workers. Ambient dose equivalent rate as a function of geographic location, altitude
and solar cycle phase is then calculated and folded with flight and staff roster information.
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 have to be
performed using accurate and reliable methods that ensure the quality of readings provided to workers
and regulatory authorities. This document gives procedures for the characterization of the response of
instruments for the determination of ambient dose equivalent in aircraft.
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 used for determining ambient dose equivalent and for calibrating instruments is desirable
to ensure the compatibility of measurements performed with such instruments.
This document 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.
vi
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20785-3:2023(E)
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian
aircraft —
Part 3:
Measurements at aviation altitudes
1 Scope
This document gives the basis for the measurement of ambient dose equivalent at flight altitudes for
the evaluation of the exposures to cosmic radiation in civilian aircraft.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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
me a s ur ement (GUM: 1995)
ISO/IEC 80000-10, Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/IEC 80000-10 for consistent
uses of quantities and units, and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1 Quantities and units
3.1.1
particle fluence
fluence
Φ
differential quotient of N with respect to a, where N is the number of particles incident on a sphere of
cross-sectional area a:
dN
Φ =
da
-2 -2
Note 1 to entry: The unit of the fluence is m , a frequently used unit is cm .
Note 2 to entry: The energy distribution of the particle fluence, Φ , is the quotient dΦ by dE, where dΦ is the fluence
E
of particles of energy between E and E + dE. There is an analogous definition for the direction distribution, Φ , of
Ω
the particle fluence. The complete representation of the double differential particle fluence can be written (with
arguments) Φ (E,Ω), where the subscripts characterize the variables (quantities) for differentiation and where
E,Ω
the symbols in the brackets describe the values of the variables. The values in the brackets are needed for special
function values (e.g. the energy distribution of the particle fluence at the energy E = E is written as Φ (E )). If no
0 E 0
special values are indicated, the brackets may be omitted.
3.1.2
particle fluence rate
fluence rate
Φ
dΦ d N
Φ ==
dt ddat×
where dΦ is the mean increment of the particle fluence (3.1.1) during an infinitesimal time interval with
duration dt
-2 −1 -2 −1
Note 1 to entry: The unit of the fluence rate is m ·s , a frequently used unit is cm ·s .
3.1.3
linear energy transfer
LET
L
Δ
quotient of the mean energy dE lost by the charged particles due to electronic interactions in traversing
Δ
a distance, dl, minus the mean sum of the kinetic energies in excess of Δ, of all the electrons released by
the charged particles and dl:
dE
Δ
L =
Δ
dl
where
L , i.e. with ∆ = ∞, is termed the unrestricted linear energy transfer in defining the quality factor
∞
L is also known as the restricted linear collision stopping power
∆
−1 −1
Note 1 to entry: The unit of the linear energy transfer is J·m , a frequently used unit is keV·μm .
3.1.4
dose equivalent
H
product of the absorbed dose D to tissue at the point of interest and the quality factor Q at that point:
HD= Q
Note 1 to entry: Q is determined by the unrestricted linear energy transfer, L (often denoted as L or LET), of
∞
charged particles passing through a small volume element (domains) at this point (the value of L is given for
∞
charged particles in water, not in tissue; the difference, however, is small). The dose equivalent at a point in tissue
is then given by:
∞
HQ= LD dL
()
L
∫
L=0
where D = dD/dL is the distribution of D in L at the point of interest.
L
Note 2 to entry: The relationship of Q and L is given in Reference [4].
−1
Note 3 to entry: The unit of dose equivalent is J·kg , called sievert (Sv).
3.1.5
ambient dose equivalent
H*(10)
dose equivalent at a point in a radiation field, that would be produced by the corresponding expanded
and aligned field, in the ICRU sphere at 10 mm depth on the radius opposing the direction of the aligned
field
−1
Note 1 to entry: The unit of ambient dose equivalent is J·kg , called sievert (Sv).
3.1.6
correction factor
K
factor applied to the indication to correct for deviation of the measurement conditions from reference
conditions
3.1.7
standard barometric altitude
altitude determined by a barometric altimeter calibrated with reference to the International Standard
Atmosphere (ISA) when the altimeter's datum is set to 1 013,25 hPa
Note 1 to entry: The flight level is sometimes given as FL 350, where the number represents multiples of 100 feet
of standard barometric altitude, based on the ISA and a datum setting of 1 013,25 hPa. However, in some countries
flight levels are expressed in meters, in which case appropriate conversions should be made before applying the
data given in this document.
3.1.8
geomagnetic cut-off rigidity
cut-off rigidity
r
c
minimum magnetic rigidity an incident particle can have and still penetrate the geomagnetic field to
reach a given location above the Earth. Magnetic rigidity, P, means the momentum per charge (of a
particle in a magnetic field) given by:
p
P=
Ze
where p is the particle momentum, Z the number of charges of the particle and e the charge of the proton
Note 1 to entry: Geomagnetic cut-off rigidity depends on angle of incidence. Often, vertical incidence to the
Earth’s surface is assumed, in which case, the geomagnetic cut-off rigidity is the minimum magnetic rigidity a
vertically incident particle can have and still reach a given location above the Earth.
3.1.9
vertical cut-off
cut-off
minimum magnetic rigidity a vertically incident particle can have and still reach a given location above
the Earth
3.1.10
deceleration potential
ϕ
cosmic ray modulation parameter deduced from space observations of the abundance variation of the
different species in function of the solar cycle epoch
Note 1 to entry: The deceleration potential could be deduced either from the sunspot index or from Climax
neutron monitor output, using simple linear formula depending upon the phase of the solar cycle.
3.2 Atmospheric radiation field
3.2.1
cosmic radiation
cosmic rays
ionizing radiation consisting of high-energy particles, primarily completely ionized atoms, of
extra-terrestrial origin and the particles they generate by interaction with the atmosphere and other
matter
3.2.2
secondary cosmic radiation
particles which are created directly or in a cascade of reactions caused by interactions with the cosmic
radiation incident from space and the atoms in the atmosphere
Note 1 to entry: Important particles with respect to radiation protection and radiation measurements in aircraft
are: neutrons, protons, photons, electrons, positrons, muons, and to a lesser extent, pions and nuclear ions
heavier than protons.
3.2.3
galactic cosmic radiation
galactic cosmic rays
GCR
cosmic radiation (3.2.1) originating outside the solar system
3.2.4
solar particle event
SPE
large fluence rate of energetic solar particles ejected into space by a solar eruption
Note 1 to entry: Solar particle events are directional.
3.2.5
ground level enhancement
GLE
sudden increase of cosmic radiation (3.2.1) observed on the ground by at least two neutron monitoring
stations recording simultaneously a greater than 3 % increase in the five-minute-averaged count rate
associated with solar energetic particles
Note 1 to entry: A GLE is associated with a solar particle event having a high fluence rate of particles with high
energy (gre
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20785-3
Deuxième édition
2023-06
Dosimétrie pour les expositions au
rayonnement cosmique à bord d'un
avion civil —
Partie 3:
Mesurages à bord d'avions
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft —
Part 3: Measurements at aviation altitudes
Numéro de référence
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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
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Grandeurs et unités . 1
3.2 Champ de rayonnement atmosphérique . 4
4 Considérations générales .5
4.1 Description générale du champ de rayonnement cosmique dans l’atmosphère . 5
4.2 Considérations générales relatives au mesurage . 8
4.2.1 Généralités . 8
4.2.2 Choix des instruments appropriés . 8
4.2.3 Caractérisation des réponses des instruments . 8
4.2.4 Mesurages à bord d’un avion . 9
4.2.5 Application de facteurs de correction appropriés . 9
4.3 Exigences de sécurité et exigences réglementaires pour les mesurages en vol . 9
5 Mesurages aux altitudes de vol .10
5.1 Paramètres déterminant le débit de dose . 10
5.1.1 Altitude barométrique . 10
5.1.2 Coordonnées géographiques . 10
5.1.3 Activité solaire . 10
5.2 Grandeurs d’influence éventuelles . 10
5.2.1 Généralités . 10
5.2.2 Pression de l’air dans la cabine . 10
5.2.3 Température de l’air dans la cabine . 10
5.2.4 Humidité de l’air dans la cabine . 11
5.3 Considérations particulières pour les instruments actifs . 11
5.3.1 Alimentation . 11
5.3.2 Vibrations et chocs . 11
5.3.3 Perturbations électromagnétiques provenant de l’avion . 11
5.4 Considérations particulières pour les mesures passives . 11
5.4.1 Contrôle de sécurité aux rayons X . 11
5.4.2 Soustraction du bruit de fond . 11
6 Incertitudes .12
Annexe A (informative) Distributions en énergie représentatives de la fluence de
particules pour le champ de rayonnement cosmique à des altitudes de vol d’avion
dans les conditions de période d’activité solaire minimale et maximale et pour
la rigidité de coupure verticale minimale et maximale .13
Bibliographie .19
iii
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.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection, en collaboration avec le comité
technique CEN/TC 430, Énergie nucléaire, technologies nucléaires et protection radiologique du Comité
européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et
le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 20785-3:2015), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— révision des définitions des termes;
— mise à jour des références.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 20785 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.
iv
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
[3] [4]
radiologique (CIPR) dans la Publication 60 , confirmées par la Publication 103 , l’Union européenne
[5]
(UE) a établi la 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 rayonnement ionisant,
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:
a) évaluation de l’exposition du personnel concerné;
b) prise en compte de l’exposition évaluée lors de l’organisation des programmes de travail, en vue de
réduire les doses du personnel navigant le plus fortement exposé;
c) information aux travailleurs concernés sur les risques pour la santé que leur travail implique; et
d) 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; après la déclaration de grossesse, afin de garantir que la dose supplémentaire reçue
par l’embryon/le fœtus ne dépasse pas 1 mSv.
La Directive du Conseil de l’UE doit être 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. La CIPR a recommandé une approche graduelle en matière de protection
radiologique des passagers en définissant trois groupes: le personnel navigant, les passagers fréquents
et les passagers occasionnels. Elle encourage les passagers fréquents à réaliser une auto-évaluation
de leur dose de rayonnement cosmique afin qu’ils puissent envisager d’ajuster leur fréquence de vol
[6]
si nécessaire .
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 préférentielle pour l’évaluation
des doses reçues par le personnel navigant, si nécessaire, consiste à calculer directement le débit de
dose efficace, 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
[7]
par une directive de la Commission européenne, la CIPR, dans la Publication 75 et l’ICRU, dans le
[8]
Rapport 84 .
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 calculées par mesurage. Étant donné que la dose efficace n’est pas directement mesurable,
la grandeur opérationnelle utilisée est l’équivalent de dose ambiant, H*(10). Bien que de nouvelles
[9]
recommandations sur les grandeurs opérationnelles aient récemment été publiées par l’ICRU , il y a
un délai avant que ces recommandations soient prises en compte dans les futures normes ISO et IEC.
Tel que cela est mentionné notamment dans le Rapport 84 de l’ICRU, l’équivalent de dose ambiant est
considéré comme un estimateur conservateur de la dose efficace s’il est considéré que l’irradiation est
v
isotrope, ou isotrope de l’hémisphère supérieur. Afin de valider les doses évaluées en tant que dose
efficace, il est possible de calculer les débits d’équivalent de dose ambiant ou les doses pendant le vol,
sous forme d’équivalent de dose ambiant, ainsi que les valeurs de cette grandeur déterminées par des
mesurages traçables par rapport 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 débit
d’équivalent de dose ambiant en fonction des coordonnées géographiques, de l’altitude et de la phase du
cycle solaire, est ensuite calculé et combiné aux informations concernant le vol et le tableau de service
du personnel.
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 milliers
de 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 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. Le présent document fournit des modes opératoires permettant de
caractériser la réponse des instruments pour la détermination de l’équivalent de dose ambiant à bord
d’un avion.
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 des 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.
Le présent document est destiné à être utilisé 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.
vi
NORME INTERNATIONALE ISO 20785-3:2023(F)
Dosimétrie pour les expositions au rayonnement cosmique
à bord d'un avion civil —
Partie 3:
Mesurages à bord d'avions
1 Domaine d’application
Le présent document fournit les principes de base permettant de mesurer l’équivalent de dose ambiant
aux altitudes de vol pour l’évaluation de l’exposition au rayonnement cosmique à bord d’un avion.
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. 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/IEC 80000-10, Grandeurs et unités — Partie 10: Physique atomique et nucléaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO/IEC 80000-10 pour
l’utilisation cohérente des quantités et des unités, ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/ .
3.1 Grandeurs et unités
3.1.1
fluence de particules
fluence
Φ
quotient différentiel de N en fonction de a, où N est le nombre de particules incidentes sur une sphère
de section transversale a:
dN
Φ =
da
-2 -2
Note 1 à l'article: L’unité de la fluence est le m , le cm constitue une unité d’usage courant.
Note 2 à l'article: La distribution en énergie de la fluence de particules, Φ , est le quotient, dΦ par dE, où dΦ
E
est la fluence des particules dont l’énergie est comprise entre E et E + dE. Il existe une définition analogue
pour la distribution directionnelle, Φ , de la fluence de particules. La représentation complète de la fluence de
Ω
particules différentielle double peut s’écrire (avec les arguments) Φ (E,Ω), où les indices caractérisent les
E,Ω
variables (grandeurs) de différenciation et où les symboles entre parenthèses décrivent les valeurs des variables.
Les valeurs entre parenthèses sont exigées pour des valeurs de fonction spéciales (par exemple la distribution
en énergie de la fluence de particules à l’énergie, E = E , s’écrit sous la forme Φ (E )). En l’absence d’indication de
0 E 0
toute valeur spéciale, les parenthèses ne sont pas nécessaires.
3.1.2
débit de fluence de particules
débit de fluence
Φ
dΦ d N
Φ ==
dt ddat×
où dΦ est l’incrément moyen de la fluence de particules (3.1.1) au cours d’un intervalle de temps
infinitésimal avec la durée dt
−2 −1 −2 −1
Note 1 à l'article: L’unité du débit de fluence est le m ·s , le cm ·s constitue une unité d’usage courant.
3.1.3
transfert linéique d’énergie
TLE
L
Δ
quotient de l’énergie moyenne, dE , perdue par les particules chargées en raison d’interactions
Δ
électroniques lors de la traversée d’une distance, dl, moins la somme moyenne des énergies cinétiques
en excès de Δ, de tous les électrons libérés par les particules chargées et dl:
dE
Δ
L =
Δ
dl
où
L ,c’est-à-dire avec ∆ = ∞, est appelé le transfert linéique d’énergie non limité dans la définition
∞
du facteur de qualité;
L est également appelé le pouvoir d’arrêt linéique par collisions limité.
∆
−1 −1
Note 1 à l'article: L’unité du transfert linéique d’énergie est le J·m , le keV·μm constitue une unité d’usage
courant.
3.1.4
équivalent de dose
H
produit de la dose absorbée D dans les tissus au point d’intérêt et du facteur de qualité Q à ce point:
HD= Q
Note 1 à l'article: Q est déterminé par le transfert linéique d’énergie non limité, L (souvent désigné par L ou
∞
TLE), de particules chargées traversant un élément de faible volume (domaines) au niveau de ce point (la valeur
de L est donnée pour les particules chargées dans l’eau, pas dans le tissu; la différence, cependant, est faible).
∞
L’équivalent de dose à un point dans le tissu est alors donné par l’équation suivante:
∞
HQ= ()LD dL
L
∫
L=0
où D = dD/dL est la distribution de D dans L au point d’intérêt.
L
Note 2 à l'article: La relation de Q et L est donnée dans la Référence [4].
−1
Note 3 à l'article: L’unité de l’équivalent de dose est le J·kg , également appelé sievert (Sv).
3.1.5
équivalent de dose ambiant
H*(10)
équivalent de dose en un point dans un champ de rayonnement, qui serait produit par le champ expansé
et unidirectionnel correspondant, dans la sphère ICRU, à une profondeur de 10 mm sur le rayon faisant
face à la direction du champ unidirectionnel
−1
Note 1 à l'article: L’unité de l’équivalent de dose ambiant est le J·kg , également appelé sievert (Sv).
3.1.6
facteur de correction
K
facteur appliqué à une indication en vue de corriger l’écart existant entre les conditions de mesurage
et les conditions de référence
3.1.7
altitude barométrique étalon
altitude déterminée par un altimètre barométrique étalonné par référence à l’atmosphère type
internationale (ISA), lorsque les données de l’altimètre sont établies à 1 013,25 hPa
Note 1 à l'article: Le niveau de vol est parfois donné sous la forme FL 350, où le numéro représente les multiples
de 100 pieds d’altitude barométrique étalon, sur la base de l’atmosphère ISA et d’un paramétrage de données
à 1 013,25 hPa. Cependant, dans certains pays, les niveaux de vol sont exprimés en mètres, auquel cas il convient
que les conversions appropriées soient réalisées avant d’appliquer les données communiquées dans le présent
document.
3.1.8
rigidité de coupure géomagnétique
rigidité de coupure
r
c
rigidité magnétique minimale potentielle pour une particule incidente, pénétrant effectivement le
champ géomagnétique pour atteindre un emplacement donné au-dessus de la surface de la Terre. La
rigidité magnétique, P, signifie la quantité de mouvement par charge (d’une particule dans un champ
magnétique) donnée par:
p
P=
Ze
où p est la quantité de mouvement de la particule, Z est le nombre de charges sur la particule et e est la
charge du proton
Note 1 à l'article: La rigidité de coupure magnétique dépend de l’angle d’incidence. Souvent, l’incidence
verticale à la surface de la Terre est présumée, auquel cas, la rigidité de coupure géomagnétique représente la
rigidité magnétique minimale potentielle pour une particule incidente verticale, atteignant effectivement un
emplacement donné au-dessus de la surface de la Terre.
3.1.9
coupure verticale
coupure
rigidité magnétique minimale potentielle pour une particule incidente verticale, atteignant
effectivement un emplacement donné au-dessus de la surface de la Terre
3.1.10
potentiel de décélération
ϕ
paramètre de modulation du rayonnement cosmique déduit à partir d’observations spatiales de la
variation d’abondance de différentes espèces en fonction de l’époque du cycle solaire
Note 1 à l'article: Le potentiel de décélération peut être déduit soit à partir de l’indice des taches solaires, soit à
partir des données des moniteurs à neutrons de Climax, en utilisant une simple formule linéaire qui dépend de la
phase du cycle solaire.
3.2 Champ de rayonnement atmosphérique
3.2.1
rayonnement cosmique
rayons cosmiques
rayonnement ionisant composé de particules de haute énergie, des atomes totalement ionisés du
rayonnement cosmique primaire, d’origine extraterrestre et de particules engendrées par interaction
avec l’atmosphère et toute autre matière
3.2.2
rayonnement cosmique secondaire
particules créées, directement ou par des réactions en cascade, par les interactions avec les rayons
cosmiques provenant de l’espace et les atomes de l’atmosphère
Note 1 à l'article: Les neutrons, protons, photons, électrons, positrons, muons et, dans une moindre mesure,
les pions et les ions plus lourds que les protons constituent des particules importantes, eu égard à la
radioprotection et aux mesurages des rayonnements à bord d’un avion.
3.2.3
rayonnement cosmique galactique
rayons cosmiques galactiques
GCR
rayons cosmiques (3.2.1) provenant de l’extérieur du système solaire
3.2.4
événement de particules solaires
SPE
débit de fluence important de particules solaires énergétiques, projetées dans l’espace par une éruption
solaire
Note 1 à l'article: Les événements de particules solaires sont directionnels.
3.2.5
augmentation au niveau du sol
GLE
augmentation soudaine du rayonnement cosmique (3.2.1), observée au niveau du sol par au moins deux
stations de surveillance des neutrons enregistrant simultanément une augmentation supérieure à 3 %
du taux de comptage moyenné sur 5 min, associée aux particules solaires énergétiques
Note 1 à l'article: Une GLE est associée à un événement de particules solaires ayant un débit de fluence de
particules élevé, ainsi qu’une énergie élevée (supérieure à 500 MeV).
Note 2 à l'article: Les GLE sont des événements relativement rares, se produisant environ une fois par an
en moyenne.
3.2.6
modulation solaire
variation du champ de rayonnement cosmique galactique (à l’extérieur de la magnétosphère
terrestre), due à un changement de l’activité solaire et à la modification associée du champ magnétique
de l’héliosphère
3.2.7
cycle solaire
période durant laquelle l’activité solaire varie, avec des écarts maximaux successifs d’un intervalle
moyen de 11 ans environ
Note 1 à l'article: Si l’inversion de la polarité du champ magnétique solaire selon une période moyenne de 11 ans
successifs est prise en compte, il peut être considéré que le cycle solaire complet s’effectue en moyenne en
quelque 22 années, soit le cycle de Hale.
Note 2 à l'article: Le cycle d’activité solaire, tel que mesuré par le nombre de taches solaires relatif, appelé nombre
de Wolf, dure à peu près 11 ans, ma
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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