Institute for Radiation Protection and Nuclear Safety (IRSN)
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Monitoring doses and establishing DRLs: Experience of France: 2004 - 2024
No full textInternational audienceMonitoring medical imaging doses and collecting DRLs: 20 years of experience in France. An efficient system with perspective
Investigating chemical and cracking processes in cement paste exposed to a low external sulfate attack with emphasis on the contribution of gypsum
No full textInternational audienceDurability of concrete exposed to an external sulfate attack is a great concern for the long-term reliability of nuclear waste containment. This paper presents experimental results obtained on cement paste subjected to a low concentration (30×10-3 mol/L) external sulfate attack. Samples were characterized with complementary methods (XRD, SEM-EDS, microtomography, microindentation, autoradiography) to follow the evolution of chemical, mineralogical, microstructural and mechanical properties during 8 months. Cement pastes of different C3A contents were used to boost either ettringite or gypsum formation during the sulfate attack to assess their respective impact on the degradation. Cracks parallel to the attacked surface occurred in the zone of gypsum formation and portlandite dissolution, which suggests that gypsum has a key effect on the expansion. Reactive transport modeling supported the discussion on the competition between hydrolysis, gypsum and ettringite precipitation as well as the analytical homogenization to estimate Young’s moduli
COAL reflooding experiments during a loss of coolant Accident: Effect of the water flow rate, the pressure and the rod power with ballooned rods
No full textInternational audienceDuring a loss of coolant accident (LOCA) in a pressurized water reactor, the drying of the fuel assemblies leads to an increase in the fuel temperature and a deformation of the fuel rod cladding.The COAL experiments focused on the coolability issue of a partially deformed fuel assembly during water injection with the safety systems using a 7x7 bundle of electrically heated rods. The relocation of the fragmented fuel in the balloons is taken into account by a local increase in power by a factor of 1.5, and the effect of the flow area restriction is provided with various flow blockage (intact geometry up to moderate and long ballooning (100 and 300 mm) with different blockage ratios (80 and 90 %)). These experiments, in the frame of the PERFROI project, were launched by the "Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire" (IRSN). This paper presents the thermal hydraulics parameters and the main results of some experiments carried out in a facility of the STERN Laboratories. We studied the effect of the inlet water flow rate which is the consequence of the amount of water entering the reactor core after the break of the primary circuit, the effect of the pressure and the effect of the rod power as a function of the moment of availability of the safety pumps after the reactor scram. We provide experiments data on the coolability limits for different rod powers, which is given by the minimum of water flow to consider that the reflooding may be not impaired (PCT below the LOCA criterium of 1204 • C). The needed flow is ranging from 7 7 kg/s/m 2 (with intact rods geometry) at low power up 35 kg/s/m 2 (with at the high power that remaining in the core 1 min after the reactor scram) with a strong effect of the presence a partially local area due to rod ballooning during the large break LOCA accident. We outlined also the effect of the system pressure with a strong effect on the reflooding process above 10 bar up to 30 (for medium break LOCA). These results are used to improve and validate the heat exchange models of thermal hydraulics codes dealing with the complex reflooding processes in such a configuration
Mesh Density and Geodesic Tortuosity in Planar Triangular Tesselations Devoted to Fracture Mechanics
No full textInternational audienceIn fracture mechanics, the mesh sensitivity is a key issue. It is particularly true concerning cohesive volumetric finite element methods in which the crack path and the overall behavior are respectively influenced by the mesh topology and the mesh density. Poisson-Delaunay tessellations parameters, including the edge length distributions, were widely studied in the literature but very few works concern the mesh density and topology in Delaunay type meshes suitable for finite element simulations, which is of crucial interest for practical use. Starting from previous results concerning Poisson-Delaunay tessellations and studying in detail the Lloyd relaxation algorithm, we propose estimates for the probability density functions of the edge length and triangle top angles sets. These estimates depend both on the intensity of the underlying point process and on an efficiency index associated to the global quality of the mesh. The global and local accuracies of these estimates are checked for various standard mesh generators. Finally the mesh density and geodesic tortuosity are estimated for standard random or structured triangular meshes typically used in finite element simulations. These results provide practical formulas to estimate bias introduced by the mesh density and topology on the results of cohesive-volumetric finite element simulations
X-ray Radiotherapy Impacts Cardiac Dysfunction by Modulating the Sympathetic Nervous System and Calcium Transients
No full textInternational audienceRecent epidemiological studies have shown that patients with right-sided breast cancer (RBC) treated with X-ray irradiation (IR) are more susceptible to developing cardiovascular diseases, such as arrhythmias, atrial fibrillation, and conduction disturbances after radiotherapy (RT). Our aim was to investigate the mechanisms induced by low to moderate doses of IR and to evaluate changes in the cardiac sympathetic nervous system (CSNS), atrial remodeling, and calcium homeostasis involved in cardiac rhythm. To mimic the RT of the RBC, female C57Bl/6J mice were exposed to X-ray doses ranging from 0.25 to 2 Gy targeting 40% of the top of the heart. At 60 weeks after RI, Doppler ultrasound showed a significant reduction in myocardial strain, ejection fraction, and atrial function, with a significant accumulation of fibrosis in the epicardial layer and apoptosis at 0.5 mGy. Calcium transient protein expression levels, such as RYR2, NAK, Kir2.1, and SERCA2a, increased in the atrium only at 0.5 Gy and 2 Gy at 24 h, and persisted over time. Interestingly, 3D imaging of the cleaned hearts showed an early reduction of CSNS spines and dendrites in the ventricles and a late reorientation of nerve fibers, combined with a decrease in SEMA3a expression levels. Our results showed that local heart IR from 0.25 Gy induced late cardiac and atrial dysfunction and fibrosis development. After IR, ventricular CSNS and calcium transient protein expression levels were rearranged, which affected cardiac contractility. The results are very promising in terms of identifying pro-arrhythmic mechanisms and preventing arrhythmias during RT treatment in patients with RBC
Potentiel et limites de l’imagerie sismique passive en ondes de surface pour l’estimation numérique des effets de site : un cas d’étude dans la vallée du Rhône (France)
No full textThis work is part of the DARE project (Dense ARray for site effect Estimation, https://anr.fr/Projet-ANR-19-CE31-0029), funded by the French National Research Agency (Agence Nationale pour la Recherche, ANR, grant number ANR19-CE31-0029) and by the German Research Foundation (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG, project number 431362334). ISTerre is part of Labex OSUG@2020 (ANR10 LABX56).Numerical simulations have been performed with the EFISPEC software developed at BRGM (https://gitlab.brgm.fr/brgm/efispec3d). This work was granted access to the HPC resources of TGCC under the allocation 2022-gen13461 made by GENCI, and of the GRICAD infrastructure (https://gricad.univ-grenoble-alpes.fr), which is supported by Grenoble research communities.International audienceIn certain geological settings such as sedimentary basins, the ground motion induced by an earthquake may be amplified by local site conditions. Estimating these site effects is important for seismic hazard assessment but can be difficult to do empirically due to the scarcity of site-specific field data in time and space, especially in low-to-moderate seismicity regions where the earthquakes needed for measuring the site effects have long return periods. In this study, we try to overcome these limitations and investigate an alternative approach based on ambient seismic noise and numerical simulations. More specifically, we use a 3D numerical model of seismic properties derived from Ambient Noise Surface-Wave Tomography (ANSWT) for 3D numerical simulations of seismic wave propagation, and consequently for a numerical estimation of seismic amplification in the basin. We illustrate the approach on a target site located in the French Rhône valley, where the Messinian salinity crisis has dug a paleo-canyon which is now filled by soft sediments in direct contact with a harder substratum, thereby providing typical conditions for significant site effects, as also observed by previous studies in the area. This work makes use of two dedicated datasets. On one hand, we use earthquake recordings acquired by a network of broadband stations deployed over the target site over 8 months, in order to estimate seismic amplification in the basin with respect to a rock-site reference via Standard Spectral Ratios (SSR), which we consider as our reference for evaluating our numerical results. On the other hand, we exploit one-month-long ambient noise recordings acquired by a dense array of 400 3C sensors. Prior to this work, this noise data was used to build a 3D shear-wave velocity (VS) model of the target site via ANSWT, and also to estimate seismic amplification via noise-based Standard Spectral Ratios (SSRn). The obtained ANSWT model well reproduces the main geological structures of the basin, with lateral variations of velocities at depth depicting the deeper parts of the basin. However, our simulation results also show that some of its limitations related to surface wave sensitivity and resolution capability have an impact on the numerical amplification predicted in the basin. In particular, this ANSWT model lacks clear basin edges in order to efficiently trap seismic waves in the basin and to generate significant 3D wave propagation effects (diffractions, reflections, and generation of laterally propagating surface waves at the edges of the basin). As a result, the numerical amplification predicted in the ANSWT model remains dominated by a 1D response and does not reproduce the broadband character of the observed amplification at locations affected by significant 3D propagation effects. On the other hand, the numerical amplification predicted in the ANSWT model shows a good agreement with the observations at locations that seem less affected by 3D propagation effects, including in complex regions of the model where lateral variations must be taken into account. Our results therefore contribute to identify and better understand the potential and limitations of using ANSWT models for numerical site effect estimation. This study allows us to propose perspectives for future work to improve the approach, which remains promising for site effect assessment in low- to moderate-seismicity contexts.Dans les bassins sédimentaires, le mouvement du sol suite à un séisme peut être amplifié selon les conditions locales de site. L’estimation de ces effets de site est importante pour l’évaluation correcte et précise de l’aléa sismique, mais est souvent rendue difficile à faire expérimentalement du fait du peu de données disponibles sur un site spécifique, surtout dans des régions de sismicité faible à modérée où les séismes nécessaires à la mesure de ces effets de site ont des longues périodes de retour. Dans cette étude, nous explorons une approche alternative aux méthodes classiques d’estimation des effets de site, en proposant de baser cette estimation sur des données de bruit sismique ambiant et sur des simulations numériques. Plus précisément, nous proposons d’utiliser des méthodes d’imagerie passive, en particulier la tomographie d’ondes de surface extraites du bruit sismique (Ambient Noise Surface-Wave Tomography, ANSWT) pour construire des modèles numériques 3D des propriétés sismiques d’une zone d’étude, modèles que nous utilisons ensuite au sein de simulations numériques de propagation d’ondes pour calculer une estimation numérique d’amplification sismique dans un bassin. Nous illustrons cette approche avec un cas d’étude situé dans le bassin de Tricastin, en vallée du Rhône (France), où la crise de salinité messinienne a creusé un paléo-canyon maintenant rempli de sédiments meubles en contact avec un substratum induré, créant ainsi des conditions propices à l’émergence d’effets de site significatifs documentés par des études précédentes. Ce travail utilise deux jeux de données complémentaires. Nous utilisons d’une part des données de sismicité enregistrées par un réseau de stations large bande déployé pendant 8 mois sur la zone d’étude. Ces données de sismicité nous permettent de mesurer l’amplification sismique dans le bassin par rapport à une référence au rocher via le calcul de rapports spectraux standards (Standard Spectral Ratios, SSR) qui nous servent de points d’observation de référence pour évaluer nos résultats numériques. D’autre part, nous exploitons des enregistrements continus de bruit sismique acquis par un réseau dense de 400 capteurs autonomes 3-composantes. En amont de ce travail, ces données de bruit ont été utilisées pour construire un modèle 3D de vitesse des ondes de cisaillement (VS) par ANSWT, ainsi que pour estimer l’amplification sismique dans le bassin via des SSR basés sur le bruit sismique (noise-based SSR, SSRn). Le modèle ANSWT obtenu reproduit bien les structures géologiques attendues à grande échelle, avec des variations latérales de vitesses en profondeur correspondant aux parties profondes du bassin. Cependant, nos résultats de simulation montrent aussi que certaines limites de ce modèle liées à la sensibilité et à la capacité de résolution des ondes de surface utilisées pour l’imagerie ont un effet sur l’amplification numérique prédite dans le bassin. En particulier, ce modèle ANSWT ne comporte pas de limites franches entre le bassin et les sites au rocher affleurant en surface. Par conséquent, dans les simulations numériques effectuées dans ce modèle, les ondes sismiques ne sont pas piégées de manière efficace dans le bassin, dont les bords — ou plus précisément, le manque de bords — ne génèrent pas de diffractions significatives d’ondes de surface susceptibles de se propager latéralement dans le bassin. L’amplification sismique prédite dans le bassin reste donc dominée par une réponse 1D, et ne reproduit pas le caractère large bande de l’amplification observée en certains points du bassin, visiblement affectés par des effets de propagation 3D. En revanche, l’amplification numérique prédite dans le modèle montre un bon accord avec les observations en d’autres points du bassin, moins affectés par ces effets de propagation 3D, notamment dans des zones relativement complexes où les variations latérales de la structure du sous-sol doivent être prises en compte. Dans ces conditions, l’imagerie passive semble fournir une caractérisation satisfaisante du sous-sol à même d’expliquer l’amplification observée. Nos résultats permettent donc d’identifier et de mieux comprendre le potentiel et les limites de l’utilisation de modèles sismiques 3D construits par imagerie sismique passive pour l’estimation numérique des effets de site. Ces résultats nous amènent à proposer plusieurs perspectives d’amélioration de cette approche, qui reste prometteuse pour l’estimation des effets de site en contexte de sismicité faible à modérée
Fonctionnement du réseau d’observation des flux de matières en suspension et de contaminants particulaires (OSR 6 – année 2023): OSR6 | Axe E - Action E1 | Rapport scientifique final
No full textL’action E1 du 6ème programme de l’Observatoire des Sédiments du Rhône (OSR6) vise à assurer le fonctionnement du réseau et poursuivre la production de données des flux de matières en suspension (MES) et de contaminants associés. Ce rapport dresse le bilan des avancées réalisées sur l’ensemble du réseau en 2023 en termes de stations actives, de prélèvements de MES et d’analyses physico-chimiques, ainsi que sur les calculs de flux de contaminants dans la Base de Données des Observatoires en Hydrologie (BDOH). L’année 2023 a permis la continuité du fonctionnement des 12 stations actives sur le Rhône et ses affluents (11 stations équipées de mesures de turbidité et de prélèvements de MES pour l’analyse des contaminants + 1 station équipée seulement d’une mesure de turbidité), et la production de données à ces stations. Les premiers travaux d’apprentissage automatisé (machine learning) montrent que cette méthode peut être d’intérêt pour combler les lacunes de concentrations de MES
Effets de la nature des particules sédimentaires (granulométrie et matière organique) sur la concentration des contaminants: OSR6 | Axe B - Action B.4.2 | Rapport scientifique intermédiaire
No full textAvec son réseau de suivi implanté le long du Rhône, l’Observatoire des sédiments du Rhône (OSR) mesure la taille des particules et la quantité (et qualité) de matière organique (MO) qui composent les matières en suspension (MES) du fleuve. L’objectif de cette étude vise à compiler l’ensemble des données acquises depuis la mise en place du réseau (Rhône et affluents) et à analyser s’il y a des relations entre la taille des particules ou la quantité de carbone organique particulaire (COP) et la concentration des contaminants. Ces travaux d’ensemble permettront également de mettre en évidence s’il y a des variations intra-station et inter-stations.Si les données entre les stations sont très hétérogènes, les résultats montrent que la taille des particules ne diffère pas systématiquement le long du Rhône et dans les affluents suivis, avec une forte proportion de limons et une augmentation de la proportion des sables lors des crues. Ces travaux nous ont permis de proposer pour la première fois une estimation des flux mesurés d’argile/limon/sable aux stations de l’OSR. Pour la MO, selon les stations du Rhône et des affluents, les MES sont parfois enrichies (Gier, Bourbre, Ardèche, Guiers) ou appauvries (Arve, Durance, Isère, Rhône à Arles et Jons) en COP. Le rapport entre les concentrations en COP et celles en azote (C/N) est variable et renseigne sur l’origine de la MO entre apports terrigènes (principalement durant les crues) et apports autochtones.Une tendance est observée entre l’augmentation de la granulométrie et la diminution des concentrations en métaux pour de nombreuses stations ; cependant, il ne semble pas y avoir une relation universelle entre la taille des particules ou la qualité de la MO et la concentration des contaminants ciblés (métaux, polychlorobiphényles, radionucléides). Des liens entre la granulométrie et les concentrations en COP rendent complexe l’établissement de relations significatives entre contaminants et nature des particules. Malgré cette complexité cette étude permet de mieux comprendre le transport des contaminants le long du Rhône et de mettre en lumière certaines particularités des affluents du Rhône
Artificial intelligence in biology and medicine, and radioprotection research: perspectives from Jerusalem
No full textInternational audienceWhile AI is widely used in biomedical research and medical practice, its use is constrained to few specific practical areas, e.g., radiomics. Participants of the workshop on “Artificial Intelligence in Biology and Medicine” (Jerusalem, Feb 14–15, 2023), both researchers and practitioners, aimed to build a holistic picture by exploring AI advancements, challenges and perspectives, as well as to suggest new fields for AI applications. Presentations showcased the potential of large language models (LLMs) in generating molecular structures, predicting protein-ligand interactions, and promoting democratization of AI development. Ethical concerns in medical decision making were also addressed. In biological applications, AI integration of multi-omics and clinical data elucidated the health relevant effects of low doses of ionizing radiation. Bayesian latent modeling identified statistical associations between unobserved variables. Medical applications highlighted liquid biopsy methods for non-invasive diagnostics, routine laboratory tests to identify overlooked illnesses, and AI's role in oral and maxillofacial imaging. Explainable AI and diverse image processing tools improved diagnostics, while text classification detected anorexic behavior in blog posts. The workshop fostered knowledge sharing, discussions, and emphasized the need for further AI development in radioprotection research in support of emerging public health issues. The organizers plan to continue the initiative as an annual event, promoting collaboration and addressing issues and perspectives in AI applications with a focus on low-dose radioprotection research. Researchers involved in radioprotection research and experts in relevant public policy domains are invited to explore the utility of AI in low-dose radiation research at the next workshop
Avis de l'Anses relatif « à la détermination de valeurs sanitaires maximales (VMAX) pour la desphényl-chloridazone et la méthyldesphényl-chloridazone, métabolites de la chloridazone, dans les eaux destinées à la consommation humaine »
No full textCitation suggérée : Anses. (2024). Avis de l’Anses relatif à la détermination de valeurs sanitaires maximales (VMAX) pour la desphényl-chloridazone et la méthyldesphényl-chloridazone, métabolites de la chloridazone, dans les eaux destinées à la consommation humaine (saisine 2023-SA-0041-b). Maisons-Alfort : Anses, 31 p.Pour garantir la qualité des EDCH, la directive 2020/2184, transposée en droit français, fixe des valeurs paramétriques pour les concentrations en pesticides et leurs métabolites pertinents (0,1 µg.L-1 par substance individuelle1 et 0,5 µg.L-1 pour la somme des pesticides et de leurs métabolites pertinents), sans définir les critères ou les modalités d’évaluation de cette pertinence. L’arrêté du 11 janvier 2007 modifié reprend ces valeurs en tant que limites de qualité (LQ) dans les EDCH pour les pesticides et leurs métabolites pertinents.À la demande de la Direction générale de la santé (DGS), l’Anses a proposé en janvier 2019 (Anses, 2019a) une méthodologie permettant l’évaluation de la pertinence des métabolites de pesticides dans les EDCH au vu des connaissances scientifiques disponibles. Elle est destinée à être mise en œuvre dans le cadre d’une expertise collective de l’Anses, en s’appuyant sur les données disponibles (dossiers de demande d’approbation des substances actives, littérature scientifique, etc.). Sur la base du résultat d’une telle évaluation, et de tout autre élément qu’elle considérerait approprié, la DGS désigne les métabolites pertinents et fixe les modalités de leur surveillance. En l’absence d’évaluation, un métabolite est considéré comme pertinent par défaut.En situation de dépassement d’une LQ, la réglementation française prévoit un dispositif dérogatoire et gradué de gestion du risque. La LQ de 0,1 µg.L-1 pour les pesticides et les métabolites pertinents ne reposant pas sur des fondements toxicologiques, le dispositif de gestion des risques liés à des dépassements de cette LQ s’appuie notamment depuis 2007 sur l’élaboration de valeurs sanitaires maximales (VMAX) proposées par l’Anses pour des substances actives (SA) de pesticides et des métabolites pertinents. La référence à ces VMAX n’a vocation à être utilisée que pour une période limitée dans le temps d’une durée maximale de six ans pendant laquelle des actions de remédiation (amélioration de la qualité de l’eau de la ressource, mise en place de traitements pour l’EDCH, interconnexions, etc.) doivent être mises en œuvre.La méthode de détermination des VMAX de pesticide a été actualisée dans l’avis du 17 décembre 2019 (Anses, 2019b). La liste des VMAX de pesticides dans l’EDCH établies pour les SA ou les métabolites pertinents de pesticides est disponible sur le site de l’Agence.Dans la perspective de gestion sanitaire de situations de non-conformité vis-à-vis de pesticides et de métabolites de pesticides dans les EDCH et en lien avec les résultats de la campagne nationale exploratoire menée par le Laboratoire d’hydrologie de Nancy (LHN) entre 2020 et 2022 (Anses, 2023a), la DGS a saisi l’Anses le 15 février 2023 pour déterminer les VMAX pour 13 pesticides et métabolites de pesticides et, pour certains des métabolites, évaluer le classement de la pertinence au préalable.Parmi les métabolites de pesticides concernés, la DGS a demandé en priorité de déterminer des VMAX pour la desphényl-chloridazone (DPC) et la méthyl-desphényl-chloridazone (MDPC).Ces deux métabolites ont été classés comme pertinents pour les EDCH par l’Anses (Anses, 2020a; Anses, 2023b; Anses, 2023c).En 2020, en l’absence de valeur toxicologique de référence (VTR) existante, l’Anses n’avait pas été en mesure de déterminer de VMAX dans les EDCH pour ces deux métabolites selon la méthodologie susmentionnée (Anses, 2020b). Depuis, aucune VTR n’a été publiée par d’autres organismes pour ces métabolites. Pour répondre à la demande de la DGS d’élaborer des VMAX pour les métabolites DPC et MDPC, il est donc nécessaire d’élaborer au préalable des VTR long terme par voie orale, à partir des études disponibles.Ainsi le présent avis comporte :- une synthèse des effets des métabolites DPC et MDPC à partir des données disponibles et l’élaboration des VTR long terme par voie orale ;- la détermination de VMAX pour les deux métabolites de pesticides à partir des VTR élaborées, en réponse à la demande de la DGS. [Saisines liées n° 2018-SA-0134-c, 2022-SA-0162-a et 2022-SA-0162-b