Eau tritiée

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : Navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir HTO.
Eau tritiée
Tritium-oxide-2D.png     Water molecule 3D.svg
Molécule d'oxyde de tritium
Identification
Nom IUPAC oxyde de tritium
No CAS 14940-65-9
PubChem 104752
SMILES
InChI
Apparence liquide
Propriétés chimiques
Formule brute ³H2O
T2O
Masse molaire[1] 22,0315 ± 0,0003 g/mol
³H 27,38 %, O 72,62 %,
Propriétés physiques
T° fusion 4,48 °C
T° ébullition 101,51 °C
Précautions
Matériau radioactif
Composé radioactif
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Sous forme chimiquement pure, l’eau tritiée (ou eau super-lourde) est une forme d'eau dans laquelle tout ou partie des atomes d'hydrogène a été remplacé par du tritium. L'eau tritiée ne doit pas être confondue avec l'eau lourde, qui est de l'oxyde de deutérium. Le tritium étant lui-même un radioisotope de période 12,32 années, l'eau tritiée pure est très fortement radioactive.

L'eau tritiée peut désigner des substances très différentes suivant la concentration en tritium, qui peut varier sur une échelle allant de 1 à 1015. Dans le contexte de l'environnement, ce que l'on désigne par « eau tritiée » est de l'eau contaminée au tritium, à des taux de dilution inférieurs à 10-12.

Sommaire

Oxyde de tritium [modifier]

Dans sa forme pure (T2O ou 3H2O), on l'appelle aussi eau super-lourde ou oxyde de tritium, ou plus rarement oxyde de ditritium.

Dans cette forme, tous les atomes d'hydrogène sont substitués par du tritium. De l'hydrogène subsiste éventuellement à l'état de traces, conduisant à un mélange de T2O et de HTO en proportions variables.

Sous forme pure, T2O est extrêmement radioactif, avec une activité massique de 97 TBq/g. C'est une substance fortement corrosive du fait de la radiolyse.

Hydroxyde de tritium [modifier]

Sous forme diluée, dès que la proportion de tritium devient minoritaire, l'eau tritiée est constituée majoritairement d'eau normale H2O, et de plus ou moins d'hydroxyde de tritium, de formule HTO (3HOH). L'hydroxyde de tritium ne peut pas exister à l'état pur, à cause des échanges atomiques au sein de la solution. Ceux-ci conduisent à des échanges entre H2O, HTO et T2O, et maintiennent des traces de T2O, d'autant plus minoritaires que la proportion de tritium est faible.

L'activité massique de l'eau tritiée HTO (supposée pure) est de 54.1 TBq/g (54 100 TBq/l)[2].

Eau tritiée concentrée [modifier]

De l'eau tritiée à 0.34% (185 TBq/l, soit 5000 Ci/l) est commercialisée en petite quantité et utilisée dans les sciences du vivant[3].

Les effluents qui résultent de ces expériences sont fortement polluants. À cette concentration, une goutte d'eau tritiée (de l'ordre de 1 mm3) a une activité de 185 MBq, ce qui suffit largement à rendre non potable une dizaine de mètres cubes d'eau.

Eau tritiée « de faible activité » [modifier]

L'eau tritiée entre dans la catégorie « de faible activité spécifique » LSA-II pour le transport des matières dangereuse[4] quand son activité est inférieure à 0.8 TBq/l (20.0 Ci/l). C'est l'ordre de grandeur des effluents tritiés[5].

L'eau tritiée « de faible activité » à 20 Ci/l contient 15 mg de HTO par litre d'eau (15 parties par million).

Cette « grande dilution » présente néanmoins une activité de 0,74 TBq·l-1 : c'est une puissance suffisante pour élever la température de l'eau d'un demi degré en moins d'une heure[6].

Solution d'eau tritiée [modifier]

L'eau tritiée utilisé pour étudier l'effet biologique d'une exposition au tritium peut avoir une activité de l'ordre du méga-Becquerel par litre (MBq/l). La dilution du tritium à ces concentrations est du même ordre que celle de l'uranium dans l'eau de mer: de l'ordre du milliardième.

On a pu observer une augmentation des aberrations chromosomiques après exposition in vitro de cellules embryonnaires en culture à un stade très précoce du développement (période pré-implantatoire) et après exposition à de fortes activités (> kBq/mL) et/ou à des précurseurs d’ADN marqués au tritium[7].

Eau contaminée au tritium [modifier]

L'eau fortement contaminée au tritium peut avoir une activité supérieure au kilo-Becquerel par litre (kBq/l).

  • Concernant la potabilité : Une telle eau n'est pas très toxique, mais est « non potable ».
    Les recommandations de l’OMS sur les critères de potabilité de l’eau de boisson sont que la dose reçue du fait de la présence d’un radionucléide dans l’eau de boisson ne dépasse pas 0,1 mSv/an. Cette dose pourrait être atteinte chez l’adulte par la consommation quotidienne de deux litres d’eau tritiée à hauteur de 7,8 kBq/l (valeur guide de l’OMS pour ce radioélément)[8]. La réglementation française retient la limite de 10 kBq/l (soit 10 MBq/m3) comme seuil de potabilité.

En dessous de ces concentrations, qui atteignent l'ordre de grandeur des concentrations naturelles, il est plus correct de parler de « traces de tritium dans l'eau ».

  • Concernant le risque industriel et la sécurité nucléaire ; dans l'industrie nucléaire, le bore est souvent utilisé sous forme d'acide borique comme absorbeur de neutrons pour contrôler la réaction en chaine dans le réacteur, le circuit primaire ou les piscines de désactivation. Au delà d'un certain seuil (qui varie selon la température, la pression, la composition chimique et la radioactivité de l'eau), ce dernier exacerbe la radiolyse de l'eau tritiée[9] (même quand cette radiolyse est inhibée par addition d'hydrogène, sachant que cette inhibition est également sensible à la présence éventuelle d'impuretés chimiques par exemple issue de la corrosion (elle-même exacerbée par la radiolyse[9]).
    « Une très faible modification de l'un de ces paramètres lorsqu'on est proche du seuil peut faire brutalement basculer la radiolyse de l'eau » [9]. L'acide borique est classiquement utilisé, mais au dessus d'une certaine concentration (seuil variant selon divers paramètres dont température, pression...) la décomposition de l'eau est brutalement accentuée, « avec formation d'hydrogène, d'oxygène et d'eau oxygénée. Ce phénomène brutal est dû à l'empoisonnement de la réaction en chaîne recombinant H2 et H2O2. Dans certains cas, on observe un phénomène de saturation : lorsque les concentrations de O2 et H2O2 augmentent trop, la réaction en chaîne s'arrête. Cette saturation fut confirmée par des simulations sur ordinateur »[9],[10].
  • Concernant la gestion du risque et la décontamination ; Notamment dans le cadre du projet ITER qui nécessite une parfaite maîtrise du cycle du tritium dans le projet de réacteur expérimental de fusion nucléaire, des méthodes de décontamination plus efficaces que celles existant sont recherchées ou testées depuis la fin des années 1990.

Applications [modifier]

L'eau tritiée est parfois employée dans le domaine des sciences du vivant comme traceur pour des études sur le cycle biologique de l'eau. En outre, le tritium injecté par les essais nucléaires atmosphériques se retrouve en quantité infinitésimale sous forme d'eau tritiée dans l'hydrosphère et la biosphère, dont le pic permet de dater des choses variées ayant été exposées à l'atmosphère de la fin du XXe siècle, comme l'âge des crus viticoles ou celui des masses océaniques.

L'eau tritiée (à de très fortes dilutions) peut être employée pour mesurer le volume total d'eau dans un corps. En effet, l'eau tritiée se comporte comme de l'eau normale dans le domaine biologique, et se répartit relativement rapidement dans tous les compartiments du corps. Après atteinte de l'équilibre, la concentration d'eau tritiée dans les urines correspond à celle dans l'ensemble du corps. Connaissant la quantité initialement ingérée et cette concentration finale, il est facile de calculer le volume d'eau correspondant :

  • Quantité d'eau tritiée (mg) = Concentration de l'eau tritiée (mg/ml) × Volume de l'eau incluse dans le corps (ml)
  • Volume de l'eau incluse dans le corps (ml) = [Quantité d'eau ingérée (mg) - Quantité d'eau excrétée (mg)] / Concentration de l'eau tritiée (mg/ml)

Voir aussi [modifier]

Notes et références [modifier]

  1. ↑ Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007, sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. ↑ ICRP, 1983 - Browne et Firestone, 1986
  3. ↑ http://www4.gelifesciences.com/aptrix/upp01077.nsf/Content/Products?OpenDocument&parentid=370184&moduleid=43207&zone=Radiochemicals#content
  4. ↑ Recommandations ONU relatives au transport des marchandises dangereuses (disponible en ligne), p. 136.
  5. ↑ Voir [1], ou [2].
  6. ↑ Chaque désintégration libérant en moyenne 5,7 keV, un litre d'eau tritiée à cette concentration dégage donc 4,216×1015 eV·s-1, c'est-à-dire 0,674 mJ·s-1 (1 eV = 1,6×10-19 J) ou encore 0,159 mcal·s-1 (1 cal = 4,18 J). Il faut donc 6 275 s pour monter la température d'un degré, soit 104,6 min.
  7. ↑ D'après CEA-direction des sciences du vivant, effets tardifs du tritium.
  8. ↑ Fiche de synthèse sur le Tritium (A. Comte CEA / EDF Décembre 2005, PDF,(fr)). Voir aussi Toxiques nucléaires De R Paulin, Pierre Galle, Maurice Tubiana (disponible en ligne), p. 169.
  9. ↑ a, b, c et d B. Hickel, La radiolyse de l'eau, Phases Magazine ; CEA/DSM, La lettre du DRECAM et du SPht N° 17 Dec 1997 N° 17
  10. ↑ T. Stolz, D. Ducret, S. Heinze, G. Baldacchino, J.-C. Colson, B. Dedieu, Th. Pelletier, Self radiolysis of tritiated water ; Fusion Engineering and Design Volume 69, Issues 1-4, September 2003, Pages 57-60 22nd Symposium on Fusion Technology doi:10.1016/S0920-3796(03)00236-9 (résumé)

Articles connexes [modifier]

Liens externes [modifier]

Bibliographie [modifier]

  • CiffroyP., Siclet F., Damois C., LuckM., A dynamic model for assessing radiological consequences of tritium routinely released in rivers. Application to the Loire River ; Journal of Environmental Radioactivity, Volume 90, Issue 2, 2006, Pages 110-139
  • T. Stolz, D. Ducret, S. Heinze, G. Baldacchino, J.-C. Colson, B. Dedieu, Th. Pelletier, Self radiolysis of tritiated water  ; Fusion Engineering and Design, Volume 69, Issues 1-4, September 2003, Pages 57-60
  • études sur la production de tritium (avec ScienceDirect)
Ce document provient de « http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Eau_tritiée&oldid=91347796 ».