60 Le tritium dans l’environnement 4 3 3 Mesure par l’hélium-3 Le principe de cette technique consiste à mesurer la teneur en hélium-3, descendant stable du tritium. L’échantillon est dégazé sous vide puis stocké en ampoule scellée sous atmosphère inerte pour permettre la formation d’hélium-3, pendant une durée dépendant de la limite de détection à atteindre. Après un nouveau dégazage, l’hélium-3 est collecté et la teneur de ce gaz rare est ensuite déterminée par spectrométrie de masse (Fig.4.5). La quantité d’hélium-3 produite pendant cette période de stockage (t) est déterminée par l’équation : 3He t = 3H 0 − 3Ht = 3H 0 (1 − e−λt) La concentration initiale en tritium (3H 0 ) de l’échantillon est donc donnée par la formule : 3H 0 = 3He/(1 − e−λt) Les limites de détection associées à cette technique sont bien plus basses que celles des autres techniques de mesure du tritium. Par exemple, la décroissance du tritium pendant 6 mois dans un échantillon de 0,5 L d’eau permet de mesurer le tritium avec une limite de détection de 0,003 Bq/L. Il est à noter qu’en raison du délai d’obtention des résultats, cette technique n’est pas appropriée pour une surveillance de routine du tritium dans l’environnement et son usage doit plutôt être recommandé pour des études radioécologiques ou des recherches expérimentales. Figure 4.5 - Spectromètre de masse pour mesure des isotopes de l’hélium 4 4 Synthèse La technique de mesure du tritium dans l’eau la plus couramment utilisée est la technique par scintillation liquide qui présente l’avantage d’être simple et rapide à mettre en œuvre. La limite de détection est de l’ordre de 6 Bq/L pour les mesures faites avec un liquide scintillant standard et peut être divisée par un facteur 5 pour les mesures faites avec un liquide scintillant « bas bruit de fond ». Cette technique est adaptée pour effectuer des mesures de routine dans le cadre du contrôle réglementaire des niveaux de tritium dans l’environnement à proximité des installations nucléaires ; l’objectif étant de détecter une élévation anormale de l’activité du tritium dans l’environnement. Il existe d’autres techniques qui permettent d’atteindre des limites de détection beaucoup plus basse ; la technique de mesure de l’hélium-3 (3He) par spectrométrie de masse permet en particulier d’atteindre une limite de détection de l’ordre de 0,003 Bq/L. Du fait de son coût et du délai important de mise en œuvre, cette technique doit être réservée aux études radioécologiques qui s’intéressent au devenir et au comportement du tritium dans les différentes composantes physiques et biologiques de l’environnement. 5 Concentrations de tritiumobservées dans les différents compartiments de l’environnement 5 1 Le tritium dans les compartiments des milieux terrestre et aquatique continental 5 1 1 Sources des données disponibles L’IRSN dispose de nombreux résultats d’analyses du tritium dans des échantillons terrestres et aquatiques prélevés dans le cadre des études radioécologiques réalisées sur le territoire métropolitain français, autour des diverses installations nucléaires (centrales en fonctionnement ou en démantèlement, centres de traitement des combustibles irradiés, centres de stockage…), dans des zones naturelles impactées par les activités nucléaires ou hors de toute influence industrielle afin de déterminer les bruits de fond pour les différents radionucléides régulièrement étudiés. Les mesures réalisées par l’IRSN dans les milieux terrestre et aquatique continental portent notamment sur des bioindicateurs (végétaux spontanés) et sur des produits de consommation. En choisissant des espèces communes ou similaires sur l’ensemble du territoire, on peut comparer les résultats obtenus dans des zones géographiques éloignées. Le choix des bioindicateurs permet également de pointer soit des variations rapides des conditions du milieu, soit au contraire des pollutions plus diffuses ou chroniques : par exemple, en milieu aquatique, on pourra prélever des plantes aquatiques annuelles (phanérogames) qui réagissent rapidement à une pollution externe ou s’attacher aux prélèvements de mousses aquatiques (bryophytes) qui, du fait d’une croissance plus lente et pluriannuelle, permettent d’observer l’intégration de radionucléides sur une période plus longue. A ce jour, l’IRSN dispose de résultats de mesures de tritium libre dans 1116 échantillons prélevés en milieu terrestre et 736 échantillons prélevés en milieu aquatique (cours d’eau pour l’essentiel), et du tritium organiquement lié dans 864 et 778 échantillons prélevés dans les milieux terrestre et aquatique respectivement. Pour les matrices similaires à celles analysées par l’IRSN, quelques éléments de comparaison avec les données publiées dans la littérature scientifique sont également fournis. Ces données sont à la fois nombreuses et disparates du fait d’une part des objectifs des différentes études correspondantes, d’autre part de la variabilité spatiale des données acquises, parfois même des méthodes de prélèvement, voire des techniques analytiques.` Une analyse détaillée de l’ensemble de ces données figure dans un rapport de l’IRSN (Antonelli, 2008). Seule une synthèse est rapportée ci-après. 5 1 2 Niveaux actuels et évolutions de la concentration du tritium dans les eaux de pluie et dans l’air L’AIEA (2006) a publié un document présentant l’évolution temporelle de l’activité du tritium dans les précipitations au dessus de la surface continentale dans l’hémisphère nord (Fig. 5.1). L’influence des apports liés aux essais nucléaires aériens y est nettement visible, avec une augmentation des concentrations de tritium allant jusqu’à trois ordres de grandeur entre le début et la fin des années soixante. En 2008, les activités mesurées varient entre 1 et 4 Bq/L d’eau de pluie. L’activité volumique du tritium dans l’air peut être déduite de l’activité volumique de tritium dans l’eau de pluie en considérant que l’activité du tritium dans l’eau de pluie est en équilibre avec celle du tritium dans la vapeur d’eau dans l’air ambiant. Ainsi, à une activité de 1 Bq/L d’eau de pluie correspond une activité volumique de l’air de l’ordre de 0,01 Bq/m3 d’air (Renaud et Gurriaran, 2009).
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