Le tritium, description (1/2)
Résumé :
Le tritium est un isotope radioactif de l’hydrogène, il émet un rayonnement bêta lors de sa désintégration et a une période 12,3 ans. Il est environ 10 à 18 fois moins abondant que l’hydrogène stable. La forme prépondérante est l’eau tritiée et la voie principale d’exposition au tritium est l’ingestion. L’exposition au tritium d’origine naturelle implique une dose annuelle d’environ 0,01 μSv. La dose maximale due aux essais aériens est estimée à 7,2 μSv en 1962, 2,7 μSv en 1963 et est inférieure à 0,01 μSv par an depuis les années 90. Les installations nucléaires impliquent une dose estimée à 0,005 μSv/an (UNSCEAR 2000).
Chez l’homme adulte, l’eau tritiée a une période biologique de 10 jours et les molécules organiques tritiées ont une période de 40 jours. Au plan sanitaire, aucun effet n’a pu être observé chez l’homme mis à part quelques cas d’exposition chronique massive chez des utilisateurs de peintures luminescentes. Les quelques cas d’exposition aiguë (jusqu’à plusieurs TBq) ont été traités par assimilation de grandes quantités d’eau afin d’éliminer le tritium plus rapidement, et n’ont montré aucun effet secondaire.
Chez l’animal, des excès de cancers sont observés au-delà de doses d’environ 100-200 mSv. Ces résultats permettent de considérer l’effet biologique du tritium comme similaire à celui d’une exposition externe gamma. Au plan biologique, les effets précoces comme l’augmentation du taux de mutations, la mort cellulaire ou les modifications chromosomiques sont observés pour des concentrations supérieures à quelques kBq/mL. Les effets biologiques ou cancérogènes sont observables expérimentalement à des concentrations très supérieures à celles mesurées dans l’environnement (quelques Bq/L ou dizaines de Bq/L).
1. Propriétés du tritium
Le tritium est un isotope radioactif de l’hydrogène, dont il possède les mêmes propriétés. Il a été découvert en 1934 par Lord Rutherford alors qu’il bombardait une cible de deutérium par des deutons. Le tritium peut être sous trois formes différentes:
• solide, inclus dans des métaux, des produits organiques (Torga) ou minéraux,
• liquide, essentiellement sous forme d’eau tritiée,
• gazeux, sous forme de tritium gazeux (HT) ou encore de vapeur d’eau tritiée (HTO).
Le tritium naturel se présente le plus fréquemment sous forme d’eau tritiée, et parfois sous forme organique.
La période de décroissance radioactive du tritium est de 12,35 ans. C’est un radionucléide à vie courte; ainsi 5,6% du tritium se désintègre naturellement chaque année.
La réaction de désintégration du tritium produit de l’hélium et émet un rayonnement ß- (électron) dont l’énergie moyenne est 5,7 keV, cependant elle peut atteindre jusqu’à 18,6 keV. Le rayonnement ß- du tritium est très peu pénétrant: les distances maximales parcourues sont respectivement de 5 mm dans l’air et de 6 µm dans l’eau ou dans les tissus humains.
1g de tritium correspond à 359 mille milliards de becquerel (359TBq).
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2. Les origines du tritium
1) Un élément naturel
L’action
naturelle des rayons cosmiques (neutrons) sur certains composants de
l’air produit du tritium.
Ce
phénomène produit chaque année entre 0,15 et
0,20 kg, soit 50000 à 70000 TBq. On peut également
noter la production en faible quantité de tritium dans la
croûte terrestre.
2) Produit en masse par les essais nucléaires aériens
De
1945 à 1963, 650 kg de tritium ont été rejetés
par des essais nucléaires aériens.
Compte
tenu de la décroissance radioactive du tritium, en 1995 il en
restait environ 65 kg répartis dans l’atmosphère et
les océans.
3) Mais également produit par les centrales nucléaires
Les
réacteurs des centrales nucléaires de fission
produisent du tritium (lors de la fission de l’uranium et du
plutonium). Mais il reste confiné en quasi-totalité
dans le combustible pour les réacteurs à eau sous
pression.
Mais
le tritium est également produit par activation neutronique
d’éléments légers, bore et lithium, présents
dans le circuit primaire des réacteurs à eau sous
pression.
Le
type du réacteur, l’énergie qu’il fournit et les
technologies utilisées déterminent la quantité
de tritium rejetée. Ainsi les rejets liquides de tritium des
centrales nucléaires à eau sous pression varient de 10
TBq/an (0,03g/an) à 15 TBq/an (0,05g/an) pour des réacteur
de respectivement 900 MWe et 1300 MWe.
Les
rejets de tritium gazeux ne représentent généralement
que quelques % des rejets liquides.
4) Les usines de retraitement
Le
retraitement consiste à séparer les différents
composants des combustibles usés déchargés des
réacteurs par cisaillage et dissolution.
Après
cisaillage, la quasi-totalité du tritium présent dans
les combustibles reste prisonnière des coques destinées
au conditionnement. Le tritium non piégé est rejeté
sous forme d’eau tritiée (10000 TBq pour 1600 tonnes de
matériaux traités chaque année). Durant ces
opération une partie du tritium s’évapore et est
évacuée par le circuit de ventilation des installations
(70 TBq par an).
5) Le tritium est également rejeté par des installations autres
Comme des installations industrielles (agent de scintillation dans les peintures luminescentes pour les montres, boussoles et pour marquer les voies de secours en aéronautique…), des centres de recherche, des hôpitaux et des installations militaires.