The study of naturally-occurring radiation and its associated risk is one of the preoccupations of bodies responsible for radiation protection. Cosmic particle flux is significantly higher on board aircraft that at ground level. Furthermore, its intensity depends on solar activity and eruptions. Due to their professional activity, flight crews and frequent flyers may receive an annual dose of some millisieverts. This is why the European directive adopted in 1996 requires the aircraft operators to assess the dose and to inform their flight crews about the risk. The effective dose is to be estimated using various experimental and calculation means. In France, the computerized system for flight assessment of exposure to cosmic radiation in air transport (SIEVERT) is delivered to airlines for assisting them in the application of the European directive. This dose assessment tool was developed by the French General Directorate of Civil Aviation (DGAC) and partners: the Institute for Radiation Protection and Nuclear Safety (IRSN), the Paris Observatory and the French Institute for Polar Research - Paul-Emile Victor (IPEV). This professional service is available on an Internet server accessible to companies with a public section. The system provides doses that consider the routes flown by aircraft. Various results obtained are presented.

Les investigations du rayonnement cosmique font partie à la fois de la physique des particules élémentaires, de l'astrophysique, de l'environnement, de la radioprotection et des techniques instrumentales liées à toutes ces disciplines. L'évolution technique et scientifique actuelle met de plus en plus souvent l'homme et le matériel dans des conditions d'exposition radiative quasipermanente (espace - énergétique - milieu médical - applications industrielles). Le développement des techniques de détection et la bonne connaissance des champs de rayonnement représentent en général une base essentielle pour une radioprotection efficace et préventive. Les études effectuées au cours de ce travail ont mis en évidence de nombreux phénomènes tels que les cascades électromagnétiques ou l'effet Tcherenkov. Les variations du rayonnement cosmique peuvent être évaluées avec un télescope muonique et des détecteurs Tcherenkov à base d'eau. De plus, la détection des particules les plus énergétiques du rayonnement cosmique peut être basée sur l'enregistrement des photons Tcherenkov créés dans l'atmosphère. Ainsi, ces nouvelles techniques jouent un rôle déterminant dans la recherche du spectre et la composition du rayonnement cosmique primaire. Ce travail a permis l'utilisation de différents codes Monte-Carlo pour simuler des cascades électromagnétiques et hadroniques dans différents milieux (EGS4 et CORSIKA 5.62). La partie “ utilisateur ” du code EGS4 a été complétée par l'effet Tcherenkov pour modéliser cet effet dans l'eau et simuler la réponse d'un détecteur concret. Les résultats obtenus ont permis d'estimer l'efficacité du télescope muonique développé à l'université de Blagoevgrad en Bulgarie et des études expérimentales liées à ce modèle ont servi à optimiser le fonctionnement du télescope muonique et donc à améliorer ses performances. Différentes caractéristiques des grandes gerbes de l'air, plus précisément la fonction de la distribution latérale du rayonnement Tcherenkov ont été obtenues par le code CORSIKA 5.62. Une approximation analytique a été trouvée. Une méthode basée à la fois sur la solution d'un problème inverse et sur l'enregistrement des photons Tcherenkov a été proposée pour déterminer la composition du rayonnement cosmique et pour estimer son spectre.

Entre 1999 et 2001, l'Institut de protection et de sûreté nucléaire (IPSN) a réalisé des mesures de dosimétrie pour l'Institut français pour la recherche et la technologie polaire (IFRTP) afin d'évaluer la dose reçue par le personnel présent au dôme C (Antarctique), sur la future base CONCORDIA. À cet endroit, la dose est essentiellement due aux rayonnements cosmiques. Des dosimètres thermoluminescents ont été utilisés pour mesurer la contribution des rayonnements à faible transfert linéique d'énergie (TLE). La contribution à la dose des rayonnements à fort TLE a été à la fois mesurée par des détecteurs à traces et estimée par extrapolation des mesures à faible TLE, en connaissant l'altitude du dôme C et les proportions respectives des rayonnements à faible TLE et à fort TLE. Les résultats globaux sont donnés en terme de dose efficace. Pour une année complète passée au dôme C, la dose efficace est estimée à 2,1 mSv.