FR2985364A1 - Utilisation d'erbium ou d'un compose d'erbium comme agent radio-attenuateur, materiau radio-attenuateur et article de protection contre les rayonnements ionisants comprenant un tel agent - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à l'utilisation d'erbium ou d'un composé d'erbium en tant qu'agent radio-atténuateur, c'est-à-dire en tant qu'agent possédant la propriété d'atténuer les rayonnements ionisants, en particulier les rayonnements électromagnétiques de type gamma et X. Elle se rapporte également à un matériau radio-atténuateur comprenant une composition radio-atténuatrice à base d'erbium ou d'un composé d'erbium, ainsi qu'à un article de protection, collective ou individuelle, contre les rayonnements ionisants, comprenant ce matériau. Applications : médecine nucléaire (scintigraphie , radiothérapie, etc.), radiologie, imagerie médicale, l'industrie nucléaire, etc.

Description

SP 50533 SLICMC 1 UTILISATION D'ERBIUM OU D'UN COMPOSE D'ERBIUM COMME AGENT RADIO-ATTÉNUATEUR, MATÉRIAU RADIO-ATTÉNUATEUR ET ARTICLE DE PROTECTION CONTRE LES RAYONNEMENTS IONISANTS COMPRENANT UN TEL AGENT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à l'utilisation d'erbium ou d'un composé d'erbium en tant qu'agent radio-atténuateur, c'est-à-dire en tant qu'agent possédant la propriété d'atténuer les rayonnements ionisants, en particulier les rayonnements électromagnétiques de type gamma et X. Elle se rapporte également à un matériau 10 radio-atténuateur comprenant une composition radioatténuatrice à base d'erbium ou d'un composé d'erbium, ainsi qu'à un article de protection, individuelle ou collective, contre les rayonnements ionisants comprenant ce matériau. 15 L'invention trouve application dans tous les domaines dans lesquels une protection contre les rayonnements ionisants peut être recherchée et, en particulier, dans les domaines de la médecine nucléaire (scintigraphie, radiothérapie, etc.), de la radiologie, 20 de l'imagerie médicale, et de l'industrie nucléaire. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un certain nombre de professions, il est usuel d'utiliser des vêtements et autres articles de protection contre les rayonnements ionisants.

SP 50533 SLICMC 2 C'est notamment le cas dans les domaines de la médecine, de la radiologie, ou encore de l'imagerie médicale, où les rayonnements ionisants sont utilisés à des fins diagnostiques et thérapeutiques.

C'est également le cas dans l'industrie des matières plastiques où des irradiations sont utilisées pour obtenir des effets chimiques de polymérisation, de greffage, de réticulation ou de dégradation de polymères ; dans l'industrie nucléaire, où des opérateurs sont exposés à un risque d'irradiation, notamment lors de la manipulation de poudres de combustibles nucléaires ou du démantèlement d'installations ; ou encore dans les laboratoires d'inspection et de contrôle, par exemple de pièces 15 manufacturées, où des techniques analytiques basées sur l'utilisation de rayonnements ionisants sont employées. La plupart des articles de radioprotection actuellement disponibles sur le marché comprennent une matrice dont la nature dépend de la destination de ces 20 articles et qui renferme du plomb, soit sous la forme de feuilles, soit sous la forme de fines particules, le plomb pouvant alors être à l'état de métal, d'oxyde ou de sel. Compte tenu de la toxicité du plomb et de 25 ses composés, la fabrication de tels articles de protection nécessite un équipement lourd et coûteux pour prévenir toute contamination du personnel en charge de cette fabrication. De plus, l'élimination des déchets issus de 30 la fabrication de ces articles ainsi que celle des articles de protection après usage nécessite des SP 50533 SLICMC 3 filières spécifiques de collecte et de traitement, à défaut de quoi ils sont tout simplement éliminés dans des décharges avec toutes les conséquences néfastes sur l'environnement que cela peut impliquer.

Aussi a-t-il été récemment proposé de remplacer l'utilisation du plomb en tant qu'agent radio-atténuateur par celle d'autres métaux qui sont également capables d'atténuer les rayonnements ionisants mais qui ne sont pas toxiques ou, en tout cas, présentent une toxicité moindre que celle du plomb. Ainsi, par exemple, la demande de brevet WO 2006/069007 [1] préconise d'utiliser une poudre radio-atténuatrice composée d'un sel de baryum, de tungstène et de bismuth élémentaires. La demande de brevet US 2008/0128658 [2] décrit l'utilisation d'une poudre comprenant essentiellement du tungstène et du gadolinium, sous forme élémentaire ou moléculaire, tandis que la demande de brevet FR 2 948 672 [3] préconise l'utilisation d'une poudre composée d'oxydes de tungstène, bismuth et lanthane. Il se trouve que, dans le cadre de leurs travaux, les inventeurs ont constaté que l'erbium présente des propriétés de radio-atténuation très intéressantes, et que ces propriétés peuvent avantageusement être mises à profit pour réaliser des matériaux et des articles de protection propres à assurer une protection très efficace contre les rayonnements ionisants, en particulier les rayonnements électromagnétiques de type gamma et X.

SP 50533 SL1CMC 4 Et c'est sur la base de cette constatation qu' est basée invention. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc, en premier lieu, pour objet l'utilisation d'erbium ou d'un composé d'erbium, typiquement un oxyde et, en particulier le sesquioxyde d'erbium(III), de formule Er203, en tant qu'agent radio-atténuateur. Le principe de radio-atténuation mis en oeuvre dans le cadre de l'invention a pour base une interaction qui a lieu entre, d'une part, les photons issus d'un rayonnement ionisant, et d'autre part, l'agent radio-atténuateur, ce dernier absorbant une partie de l'énergie de ces photons.

Ce rayonnement ionisant peut être un rayonnement électromagnétique de type gamma, lorsque celui-ci est émis par un ou plusieurs atomes radioactifs lors de leur désintégration. Ce rayonnement ionisant peut encore être un rayonnement électromagnétique de type X, lorsque celui- ci est produit par un générateur de rayons X, au sein duquel une différence de potentiel allant usuellement de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kilovolts (kV) est appliquée.

La probabilité et l'intensité de cette interaction sont étroitement liées à divers paramètres, tels que la nature de l'élément chimique constituant l'agent radio-atténuateur, les forces de liaison entre le noyau atomique de cet élément et les différentes couches de son cortège électronique, ou encore l'énergie du rayonnement ionisant.

SP 50533 SLICMC De manière concrète, la capacité d'un élément chimique à atténuer un rayonnement peut être mesurée par un coefficient d'atténuation massique, qui est proportionnel à cette probabilité d'interaction, 5 celle-ci étant encore appelée « section efficace ». Ainsi, :l'atténuation est d'autant plus importante que la section efficace est élevée. Pour un même élément de la classification périodique, la section efficace présente des discontinuités liées aux 10 énergies de liaison des différentes couches électroniques de cet élément. Le phénomène d'absorption d'un photon (gamma ou X) par l'agent radio-atténuateur est constaté lorsque l'énergie du photon est sensiblement supérieure 15 à l'énergie de liaison de l'un des électrons de l'agent radio-atténuateur, dans notre cas l'erbium. Ce phénomène augmente de manière significative lorsque l'énergie de ce photon est suffisamment importante pour expulser un électron d'une couche électronique plus 20 profonde de cet agent. Les inventeurs ont ainsi pu mettre en évidence, tel qu'il est explicité de manière ultérieure, l'existence, pour un agent radio-atténuateur composé d'erbium, d'un maximum d'absorption pour 25 une énergie photonique de l'ordre de 60 kiloélectronvolts (keV). Ce maximum d'absorption est, en outre, supérieur à celui mesuré pour le plomb à la même énergie. L'interaction entre les photons issus du 30 rayonnement ionisant et l'agent radio-atténuateur, telle que nous l'avons décrite plus haut, peut se SP 50533 SLICMC 6 produire suivant plusieurs effets, tels que l'effet photoélectrique, l'effet Compton ou encore l'effet de matérialisation. Les effets prépondérants sont liés de manière étroite au numéro atomique de l'élément chimique qui réalise l'absorption, mais également à l'énergie du rayonnement absorbé. Dans le cas de l'erbium, élément de numéro atomique 68, soumis à un rayonnement ionisant de 60 keV, l'interaction se produit principalement suivant l'effet photoélectrique, ce qui signifie que chacun des photons du rayonnement ionisant est absorbé en expulsant un électron d'une des couches électroniques de l'atome d'erbium. Celui-ci réorganise de manière subséquente la lacune électronique créée, et restitue l'énergie acquise en émettant un ou plusieurs photons. Ainsi, pour cet élément, ces photons constituent la base d'un rayonnement secondaire de type X, d'énergie majoritairement centrée sur 52 keV. Les inventeurs ont ainsi pu mettre en évidence que l'erbium et ses composés, notamment ses oxydes, se révèlent particulièrement efficaces dans le domaine de la radio-atténuation, lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement ionisant, par exemple un rayonnement électromagnétique de type gamma ou X, d'énergie majoritairement centrée sur 60 keV. On entend par énergie « majoritairement centrée » sur 60 keV, une énergie pour laquelle une proportion supérieure ou égale à 80% de la distribution de photons d'un spectre énergétique, qui correspond à ce rayonnement, possède une énergie valant 60 keV.

SP 50533 SLICMC 7 Ce type de rayonnement peut, par exemple, provenir de générateurs de rayons X au sein desquels une différence de potentiel, allant par exemple de 80 à 150 kV, est appliquée.

En particulier, pour des différences de potentiel de 80 et 140 kV, les inventeurs ont notamment pu mettre en évidence l'existence d'une distribution élevée de photons ayant une énergie approximativement égale à 60 keV.

Ce type de rayonnement peut encore être le rayonnement principal émis par un combustible nucléaire, par exemple MOX (constitué d'un mélange d'oxydes de plutonium et d'uranium), pour lequel ce rayonnement principal correspond à l'émission d'un photon gamma par l'américium-241, obtenu lui-même par désintégration p- du plutonium-241 radioactif. L'existence d'un rayonnement électromagnétique secondaire de type X, tel que décrit précédemment, a également été prise en considération par les inventeurs. Conformément à l'invention, l'erbium ou le composé d'erbium peut être utilisé en combinaison, au sein d'une composition radioatténuatrice, avec au moins un élément de la classification périodique des éléments différent de l'erbium et présentant des propriétés radioatténuatrices ou un composé de celui-ci. En effet, dans le cadre de leurs travaux, les inventeurs ont pu mettre en évidence un pouvoir d'atténuation d'un tel rayonnement secondaire de type X en utilisant une composition radio-atténuatrice associant au moins deux agents radio-atténuateurs tels SP 50533 SLICMC 8 que de l'erbium ou un composé d'erbium, avec du praséodyme, un composé de celui-ci, du bismuth, un composé de celui-ci et/ou des mélanges de ceux-ci, dans des proportions qui dépendent notamment de l'énergie du rayonnement ionisant considéré. Le composé de praséodyme est, de préférence, un oxyde et, plus encore, un oxyde choisi parmi l'oxyde de praséodyme(III), l'oxyde de praséodyme(IV) et l'oxyde de praséodyme(III-IV), de 10 formules respectives Pr202, PrO2 et Pr6012, l'oxyde de praséodyme(III-IV) étant tout particulièrement préféré. Ainsi, en utilisant une composition radioatténuatrice associant l'erbium ou un composé de celui-ci avec du praséodyme ou un composé de celui-ci, les 15 inventeurs ont ainsi pu mettre en évidence, tel qu'il sera démontré ci-après, l'existence de deux maxima d'absorption : grâce à l'erbium ou au composé de celui-ci, par exemple le sesquioxyde d'erbium(III), un pour une énergie photonique de 20 maximum d'absorption l'ordre de 60 keV ; et grâce au praséodyme ou au composé de celui-ci, par exemple l'oxyde de praséodyme(III-IV), un autre maximum d'absorption pour une énergie photonique 25 de l'ordre de 45 keV, correspondant à l'énergie du rayonnement secondaire de type X émis par l'erbium, que nous avons décrit précédemment. Pour de telles énergies, la composition radio-atténuatrice utilisée conformément à l'invention 30 comprend, de préférence, de 55 à 65% en masse d'oxyde d'erbium et de 35 à 45% en masse d'oxyde de SP 50533 SL1CMC 9 praséodyme ; mieux encore, la poudre radio-atténuatrice comprend (60 ± 2)% en masse d'oxyde d'erbium et (40 ± 2)% en masse d'oxyde de praséodyme. Par ailleurs, les inventeurs ont également pu montrer que le spectre de protection conférée par une composition radio-atténuatrice, qui comprend de l'erbium ou un composé de celui-ci et du praséodyme ou un composé de celui-ci peut être davantage élargi en les utilisant conjointement avec du bismuth ou un composé de celui-ci. En variante, il est également possible d'associer l'erbium ou le composé de celui-ci et le praséodyme ou le composé de celui-ci avec de l'antimoine, du baryum, de l'étain, du tantale, du tungstène, de l'uranium, l'un de leurs composés et des mélanges de ceux-ci. De préférence, l'erbium ou le composé d'erbium et le praséodyme ou le composé de praséodyme sont utilisés au sein d'une composition radio- atténuatrice, de manière conjointe avec au moins du bismuth, introduit sous forme élémentaire ou sous la forme d'un composé, par exemple le sesquioxyde de bismuth(III), de formule Bi203, dans des proportions qui dépendent notamment de l'énergie du rayonnement ionisant reçu par la composition radio-atténuatrice ainsi constituée. Ainsi, en utilisant une composition radioatténuatrice associant de l'erbium ou un composé de celui-ci, du praséodyme ou un composé de celui-ci et du 30 bismuth ou un composé de celui-ci, les inventeurs ont SP 50533 SLICMC 10 pu mettre en évidence, tel qu'il sera démontré ci- après, l'existence de trois maxima d'absorption grâce à l'erbium ou au composé d'erbium, par exemple le sesquioxyde d'erbium(III), un maximum d'absorption pour une énergie photonique de l'ordre de 60 keV ; - grâce au praséodyme ou au composé de praséodyme, par exemple l'l'oxyde de praséodyme(IIIIV), un maximum d'absorption pour une énergie photonique de l'ordre de 45 keV ; - enfin, grâce au bismuth ou au composé de bismuth, un maximum d'absorption pour une énergie photonique de l'ordre de 90 keV, auquel s'ajoutent des propriétés de radio-atténuation très satisfaisantes pour des rayonnements ionisants possédant des énergies photoniques de l'ordre de 40 keV et inférieures. Au surplus, on peut noter que l'utilisation d'une telle composition associant de l'erbium ou un composé de celui-ci, du praséodyme ou un composé de celui-ci et du bismuth ou un composé de celui-ci permet l'atténuation d'un rayonnement ionisant ayant une large gamme énergétique, par exemple comprise entre 0 et 100 keV, les propriétés de radio-atténuation de chacun de ces trois éléments n'étant pas discrètes mais continues. Conformément à l'invention, l'erbium ou son composé et, le cas échéant, le praséodyme ou son composé et/ou le bismuth ou son composé sont, de préférence, utilisés sous la forme de poudres dispersées dans une matrice.

SP 50533 SLICMC 11 L'invention a donc également pour objet un matériau radio-atténuateur qui comprend une matrice dans laquelle est dispersée une composition radioatténuatrice, la composition étant sous la forme d'une poudre, et qui caractérisé en ce que ladite composition comprend de l'erbium ou un composé de celui-ci, conjointement avec du praséodyme, un composé de celui-ci, du bismuth, un composé de celui-ci et/ou des mélanges de ceux-ci.

Comme mentionné précédemment, le composé d'erbium est typiquement un oxyde et, en particulier, le sesquioxyde d'erbium(III), de formule Er203. De même, le composé de praséodyme est typiquement un oxyde, lequel est, de préférence, choisi 15 parmi l'oxyde de praséodyme(III), l'oxyde de praséodyme(IV) et l'oxyde de praséodyme(III-IV), de formules respectives Pr203, PrO2 et Pr6021, l'oxyde de praséodyme(III-IV) étant tout particulièrement préféré. Llorsque la composition radio-atténuatrice 20 conforme à l'invention comprend de tels oxydes d'erbium et de praséodyme, celle-ci comprend, de préférence, de 55 à 65% en masse d'oxyde d'erbium et de 35 à 45% en masse d'oxyde de praséodyme ; mieux encore, cette composition comprend (60 ± 2)% en masse d'oxyde 25 d'erbium et (40 ± 2)% en masse d'oxyde de praséodyme. Lorsque la composition radio-atténuatrice conforme à l'invention comprend un oxyde d'erbium, un oxyde de praséodyme et du bismuth, celle-ci comprend, de préférence, de 42 à 51% en masse d'oxyde d'erbium, 30 de 28 à 34% en masse d'oxyde de praséodyme et de 15 à 30% en masse de bismuth ; mieux encore, cette SP 50533 SLICMC 12 composition comprend (48 ± 2)% en masse d'oxyde d'erbium, (32 ± 2)% en masse d'oxyde de praséodyme et (20 ± 2)% en masse de bismuth. Conformément à l'invention, les proportions respectives de la matrice et de la composition radio- atténuatrice dans le matériau peuvent varier dans une large mesure en fonction de l'usage auquel ce matériau est destiné et, notamment, du niveau de radio-atténuation recherché dans le cadre de cet usage.

Ceci étant, on préfère généralement que la matrice représente de 10 à 25% en masse de la masse du matériau et que la composition radio-atténuatrice représente, elle, de 75 à 90% en masse de la masse du matériau.

Pour la fabrication d'articles de radio- protection et, notamment, d'articles de protection individuelle tels qu'un tablier de protection, on préfère que la matrice représente (15 ± 2)% en masse de la masse du matériau et que la composition radio- atténuatrice représente (85 ± 2)% en masse de la masse du matériau. Par ailleurs, et ce, de manière à obtenir une répartition de cette composition la plus homogène possible dans la matrice, la composition radio- atténuatrice est, de préférence, constituée de particules dont au moins 90% en nombre ont une taille moyenne de particules inférieure ou égale à 20 pm et, mieux encore, inférieure ou égale à 1 pm. Quant à la matrice, elle est également choisie en fonction de l'usage auquel est destiné le matériau radio-atténuateur.

SP 50533 SL1CMC 13 Ainsi, par exemple, pour la fabrication d'un article de protection individuelle du type gant, tablier, chasuble, veste, jupe, manchette, protège-thyroïde, protège-gonades, vêtement de protection du 5 creux axillaire, bandeau de protection oculaire, champ opératoire, rideau, nappe, les propriétés mécaniques recherchées, les caractéristiques de souplesse et de confort de cet article, orientent de préférence vers une matrice à base d'un matériau thermoplastique, en 10 particulier, le polychlorure de vinyle, ou encore à base d' un matériau élastomère, choisi en particulier parmi le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les polybutadiènes, les polychloroprènes, les polyéthylènes chlorosulfonés, les polyuréthanes 15 élastomères, les élastomères fluorés (ou fluoroélastomères), les copolymères d'isoprène-iso-butylène (ou caoutchoucs butyles), les copolymères d'éthylènepropylène-diène (ou EPDM), les copolymères séquencés de styrène-isoprène-styrène (ou SIS), les copolymères 20 séquencés de styrène-éthylène-butylène-styrène (ou SEBS), et les mélanges de ceux-ci. En variante, pour la fabrication d'un article de protection collective du type matelas, panneau, écran de protection, la recherche de 25 caractéristiques de durabilité et de résistance à l'usure du matériau orientent de préférence vers des matrices de type siliceuse, en particulier le verre, des matrices à base d'une résine thermodurcissable, choisie en particulier parmi les résines de type 30 époxydes, vinylesters et polyesters insaturés, ou encore un matériau à base d'un thermoplastique, choisi SP 50533 SL1CMC 14 en particulier parmi le polyéthylène, le polypropylène, un polycarbonate, par exemple, le polycarbonate de bisphénol A, l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ou ABS) et les produits obtenus par co-extrusion de l' ABS avec des composés de type (méth)acrylate, tel que le polyméthacrylate de méthyle (ou PMMA). L'invention a également pour objet un article de protection contre les rayonnements ionisants, comprenant un matériau radio-atténuateur tel 10 que précédemment défini. De préférence, l'article de protection est un article de protection individuelle tel qu'un gant, un tablier, une chasuble, une veste, une jupe, une manchette, un protège-thyroïde, un protège-gonades, un 15 vêtement de protection du creux axillaire, un bandeau de protection oculaire, un champ opératoire, un rideau, une nappe, ou un article de protection collective tel qu'un matelas, un panneau ou un écran de protection. L'invention présente de nombreux avantages. 20 En effet, elle permet de réaliser des matériaux et des articles de protection qui présentent des propriétés remarquables d'atténuation des rayonnements ionisants, en particulier des rayonnements électromagnétiques de type gamma et X, d'énergie 25 pouvant se situer dans une large gamme, typiquement comprise entre 0 et 100 keV, et ce, à partir de métaux et d'oxydes métalliques qui ne possèdent pas de toxicité connue à ce jour pour la santé humaine et l'environnement.

SP 50533 SLICMC 15 En outre, l'élimination des déchets issus de leur fabrication ne nécessite donc pas de filière spécifique de collecte et de traitement. Enfin, de manière similaire, l'élimination de ces matériaux et articles de protection après usage ne nécessite pas de filière spécifique autre que celles qui sont imposées par une éventuelle contamination par des matières toxiques ou radioactives. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture du complément de description qui suit, qui se rapporte à des exemples de fabrication de matériaux conformes à l'invention ainsi que de démonstration des propriétés de radio-atténuation de ces matériaux.

Bien entendu, ces exemples ne sont donnés qu'à titre d'illustrations de l'objet de l'invention et ne constituent en aucun cas une limitation de cet objet. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES La Figure 1 est une représentation graphique comparée du coefficient d'atténuation massique, noté N, en fonction de l'énergie photonique, notée E, dans le cas des éléments plomb (courbe repérée par un pictogramme représentant une croix) et erbium (courbe repérée par un pictogramme représentant un disque). La Figure 2 représente la répartition des composantes de l'interaction entre des photons issus d'un rayonnement ionisant, à la fois en fonction du numéro atomique de l'élément radio-atténuateur, noté Z, et de l'énergie photonique, notée E, les portions de SP 50533 SLICMC 16 surface notées « EP », « EC » et « EM » représentant respectivement les domaines d'observation de l'effet photoélectrique, de l'effet Compton et de l'effet de matérialisation.

La Figure 3 (respectivement, la Figure 4) représente la section efficace, notée N, de photons issus d'un générateur de rayons X au sein duquel une différence de potentiel de 80 kV (respectivement, 140 kV) est appliquée, en fonction de l'énergie photonique, notée E. La Figure 5 est une représentation graphique comparée, du coefficient d'atténuation massique, noté N, en fonction de l'énergie photonique, notée E, dans le cas des éléments erbium (courbe repérée par un pictogramme représentant un disque) et praséodyme (courbe repérée par un pictogramme représentant un triangle). La Figure 6 est une représentation graphique comparée, reprenant le formalisme et la signalétique utilisés dans la Figure 5, en y adjoignant le cas de l'élément bismuth (courbe repérée par un pictogramme représentant un carré). La Figure 7 représente, en trait épais, la section efficace, notée n, de photons issus d'un 25 rayonnement ionisant de type gamma émis par de l'américium-241, en fonction de l'énergie photonique, notée E. Les portions de surface situées en dessous de la courbe en trait fin représentent la section efficace des photons issus d'un matériau à base d'erbium 30 conforme à l'invention, ayant reçu le rayonnement ionisant, en fonction de l'énergie photonique.

SP 50533 SLICMC 17 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Exemple 1 : Fabrication de matériaux conformes à l'invention Trois échantillons El, E2 et E3 de 5 matériaux conformes à l'invention ont été réalisés. Ces échantillons, qui se présentent sous la forme de carrés d'approximativement 30 centimètres de côté, sont réalisés par technique d'enduction. En outre, ces échantillons mettent en oeuvre 10 une composition radio-atténuatrice sous la forme de poudres dont au moins 90% des particules constituant ces poudres possèdent une taille moyenne des particules inférieure ou égale à 20 pm. Les caractéristiques propres à chacun de 15 ces échantillons sont regroupées dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Échantillon El E2 E3 Épaisseur 4,6 2,3 5,2 (mm) Masse surfacique 13,4 5,8 13,8 (kg/m2) Base de la matrice Silicone PVC PVC Proportion massique 75/25 68/32 68/32 composition/matrice (%/%) Proportion massique 60/40 70/30 70/30 Er203/Pr6011 dans la composition (%/%) 20 SP 50533 SLICMC 18 Exemple 2 : Propriétés de radio-atténuation d'un matériau conforme à l'invention Les échantillons obtenus à l'Exemple 1 ci-avant ont été soumis à des tests visant à évaluer leur capacité à atténuer les rayonnements ionisants de type X, qui proviennent de générateurs de rayons X au sein desquels une différence de potentiel particulière est appliquée, ou de type gamma, qui sont par exemple émis par des poudres entrant dans la fabrication de combustibles nucléaires. 1. Propriétés de radio-atténuation en présence d'un rayonnement ionisant de type X Les propriétés d'atténuation d'un rayonnement ionisant de type X par des matériaux conformes à l'invention sont évaluées en appliquant les prescriptions de la norme NF EN 61331-1, intitulée « Dispositifs de protection radiologique contre les rayonnements X pour diagnostic médical. - Partie 1 : détermination des propriétés d'atténuation des matériaux ». Les résultats tels qu'obtenus avec diverses différences de potentiel sont exprimés en termes d'épaisseur équivalente en plomb théorique, notée ethéo (X) I et d'épaisseur équivalente en plomb mesurée, notée eexp(x) - On définit également un facteur de gain, noté Fx, pour une différence de potentiel et des proportions massiques de Er2O3 et de Pr6011 particulières au sein de la composition radio-atténuatrice, comme étant le rapport de eexp(x) à ethéo (X) - SP 50533 SLICMC 19 Lorsque le rapport Fx vaut 1, l'efficacité d'un matériau est équivalente, en terme de radio-atténuation, à celle d'un matériau de même masse surfacique mais constitué uniquement de plomb. Ces résultats figurent dans le Tableau 2 ci-après. TABLEAU 2 Différence Échan- tillon Proportion ethéo m) (mm) eexp oo (mm) Fx de massique (0) potentiel Er203/Pr6011 (kV) (%/%) E2 70/30 0,35 0,43 1,22 80 El 60/40 0,88 1,35 1,53 150 E2 70/30 0,35 0,40 1,14 Des facteurs de gain compris entre 1,14 et 1,53 sont obtenus avec des matériaux conformes à l'invention, qui possèdent ainsi des propriétés radio- atténuatrices accrues par rapport à des matériaux contenant un agent radio-atténuateur constitué uniquement de plomb. Pour une même tension de générateur, une 15 meilleure radio-atténuation est obtenue pour des proportions massiques en Er203 et en Pr60 n respectives de 60% et 40% au sein de la composition. 2. Propriétés de radio-atténuation en présence d'un rayonnement ionisant de type gamma 20 Les propriétés d'atténuation d'un rayonnement ionisant de type gamma par des matériaux conformes à l'invention sont évaluées par l'intermédiaire d'un dispositif mettant en oeuvre ces SP 50533 SL I CMC 20 matériaux, placés à une certaine distance entre, d' une part, une source radioactive constituée par de l' américium-241, qui émet un rayonnement ionisant de type gamma d' énergie 59 keV, et d' autre part, un spectromètre sur lequel est assemblé un détecteur gamma au germanium. La méthode employée consiste à déterminer l' atténuation du rayonnement de type gamma issu de l' américium-241, en mesurant la surface des pics d' absorption photoélectrique enregistrés par le détecteur. Cette surface est comparée, par la même méthode, à des surfaces obtenues avec des écrans de plomb d' épaisseur connue. Comme dans le paragraphe 1 précédent, on définit une épaisseur équivalente en plomb théorique, notée ethéo(y), calculée à partir de la masse surfacique des matériaux testés, et de la masse volumique du plomb sous forme métallique. En d' autres termes, cette épaisseur correspond à l' épaisseur d' un matériau de même masse que les matériaux testés, mais composé uniquement de plomb. On définit encore une épaisseur équivalente en plomb mesurée, notée eexp(y) - On définit enfin un facteur de gain Fy, correspondant au rapport eexp (y) / ethé0 (y) - Les résultats obtenus figurent dans le Tableau 3 ci-après.

SP 50533 SL1CMC 21 TABLEAU 3 Échan- tillon Proportion ethé.00 eexp(c) FY massique (mm) (mm) (0) Er203/Pr6011 (%/%) E2 70/30 0,35 0,80 2,28 E3 70/30 0,82 1,67 2,03 Des facteurs de gain supérieurs à 2 sont obtenus avec les matériaux conformes à l'invention, qui possèdent ainsi des propriétés radio-atténuatrices accrues par rapport à des matériaux contenant un agent radio-atténuateur constitué uniquement de plomb. Une représentation graphique de la section efficace, notée n, en fonction de l'énergie photonique, notée E, est montrée sur la Figure 7. La courbe en trait épais, qui représente la section efficace de photons issus d'un rayonnement ionisant de type gamma émis par de l'américium-241, en fonction de l'énergie photonique, présente un maximum correspondant à une distribution élevée de photons ayant une énergie majoritairement centrée sur 59,6 keV. En comparant les portions de surface situées sous la courbe en trait fin, on constate une forte atténuation du rayonnement d'énergie majoritai- rement centrée sur 59,6 keV. En outre, on peut également observer l'émission d'un rayonnement secondaire de type X, qui se matérialise sous la forme de deux raies notées « RS » et « RS' » sur la Figure 7, et dont les énergies SP 50533 SLICMC 22 respectives sont majoritairement centrées sur 49 et 55 keV. Comme exposé précédemment, un tel matériau 5 conforme à l'invention peut être utilisé à des fins d'atténuation d'un rayonnement issu du combustible MOX. À cet égard, et à titre de complément, on peut ajouter que, selon la variabilité de la composition isotopique de ce combustible, celui-ci 10 étant placé à faible distance d'un point de mesure, typiquement 50 centimètres, ce rayonnement ionisant de type gamma représente une proportion allant de 75 à 85% de l'ensemble du rayonnement gamma et X issu de ce dernier.

15 Cette proportion importante rend d'autant plus légitime la mise en oeuvre d'une composition radioatténuatrice telle que décrite plus haut dans la fabrication d'articles de protection contre les rayonnements ionisants.

20 RÉFÉRENCES CITÉES [1] Demande de brevet WO 2006/069007 [2] Demande de brevet US 2008/0128658 [3] Demande de brevet FR 2 948 672

Claims (23)

1. REVENDICATIONS1. Utilisation d'erbium ou d'un composé de celui-ci en tant qu'agent radio-atténuateur.
2. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le composé d'erbium est un oxyde d'erbium.
3. 3. Utilisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'oxyde d'erbium est le sesquioxyde d'erbium(III), de formule Er203.
4. 4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'erbium ou le composé d'erbium est utilisé au sein d'une composition radio-atténuatrice, avec au moins un élément de la classification périodique des éléments, différent de l'erbium et présentant des propriétés radio-atténuatrices, ou un composé de celui-ci.
5. 5. Utilisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'erbium ou le composé d'erbium est utilisé conjointement avec du praséodyme, un composé de celui-ci, du bismuth, un composé de celui-ci et/ou des mélanges de ceux-ci.
6. 6. Utilisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le composé de praséodyme est un oxyde de praséodyme.SP 50533 SLICMC 24
7. 7. Utilisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'oxyde de praséodyme est l'oxyde de praséodyme(III-IV), de formule Pr6011.
8. 8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la composition radio-atténuatrice comprend de 55 à 65% en masse d'oxyde d'erbium et de 35 à 45% en masse d'oxyde de praséodyme.
9. 9. Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la composition radio- atténuatrice comprend (60 ± 2)% en masse d'oxyde d'erbium et (40 ± 2)% en masse d'oxyde de praséodyme.
10. 10. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la composition radio-atténuatrice comprend de 42 à 51% en masse d'oxyde d'erbium, de 28 à 34% en masse d'oxyde de praséodyme et de 15 à 30% en masse de bismuth.
11. 11. Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la composition radio- atténuatrice comprend (48 ± 2)% en masse d'oxyde d'erbium, (32 ± 2)% en masse d'oxyde de praséodyme, et (20 ± 2)% en masse de bismuth.
12. 12. Matériau radio-atténuateur comprenant 30 une matrice dans laquelle est dispersée une composition radio-atténuatrice, ladite composition étant sous laSP 50533 SLICMC 25 forme d'une poudre, caractérisé en ce que ladite composition comprend de l'erbium ou un composé de celui-ci, conjointement avec du praséodyme, un composé de celui-ci, du bismuth, un composé de celui-ci et/ou des mélanges de ceux-ci.
13. 13. Matériau radio-atténuateur selon la revendication 12, caractérisé en ce le composé d'erbium est un oxyde d'erbium.
14. 14. Matériau radio-atténuateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'oxyde d'erbium est le sesquioxyde d'erbium(III), de formule Er203.
15. 15. Matériau radio-atténuateur selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la composition radio-atténuatrice comprend de 55 à 65% en masse d'oxyde d'erbium, et de 35 à 45% en masse d'oxyde de praséodyme.
16. 16. Matériau radio-atténuateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la composition radio-atténuatrice comprend (60 ± 2)% en masse d'oxyde d'erbium et (40 ± 2)% en masse d'oxyde de praséodyme.
17. 17. Matériau radio-atténuateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que la composition radio-atténuatrice comprend de 42 à 51% en masse d'oxyde d'erbium, de 28 à 34% en masseSP 50533 SLICMC 26 d'oxyde de praséodyme, et de 15 à 30% en masse de bismuth.
18. 18. Matériau radio-atténuateur selon la revendication 17, caractérisé en ce que la composition radio-atténuatrice comprend (48 ± 2)% en masse d'oxyde d'erbium, (32 ± 2)% en masse d'oxyde de praséodyme, et (20 ± 2)% en masse de bismuth.
19. 19. Matériau radio-atténuateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que la matrice représente de 10 à 25% en masse de la masse du matériau, tandis que la composition radioatténuatrice représente de 75 à 90% en masse de la masse du matériau.
20. 20. Matériau radio-atténuateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que la matrice représente (15 ± 2)% en masse de la masse du matériau, tandis que la composition radioatténuatrice représente (85 ± 2)% en masse de la masse du matériau.
21. 21. Matériau radio-atténuateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que la composition radio-atténuatrice est constituée de particules dont au moins 90% en nombre possèdent une taille moyenne de particules inférieure ou égale à 20 pm.30SP 50533 SLICMC 27
22. 22. Article de protection contre les rayonnements ionisants, en particulier les rayonnements électromagnétiques de type gamma et X, comprenant un matériau radio-atténuateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 21.
23. 23. Article de protection selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il est un gant, un tablier, une chasuble, une veste, une jupe, une manchette, un protège-thyroïde, un protège-gonades, un vêtement de protection du creux axillaire, un bandeau de protection oculaire, un champ opératoire, un rideau, une nappe, un matelas, un panneau ou un écran de protection.15