Tritium - Définition

Hydrogen-3
table
General
Nom, Symbole	tritium, triton, 3H
Neutrons	2
Protons	1
Données Physiques
Présence naturelle	trace
demi-vie	12.32 ans +/- 0,02 ans
Produit de désintégration	hélium-3
Masse atomique	3.0160492 u
Spin	1/2+
Exces d'énergie	14949.794 ± 0.001 keV
Énergie de liaison	8481.821 ± 0.004 keV
Désintégration	Energie (MeV)
Désintégration bêta	0.018590

Le tritium (T ou ³H) est un isotope de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 2 neutrons.

Il n'est pas stable. Il est donc radioactif. Il émet un rayonnement bêta (β-) en se transformant en hélium-3 (³He). Sa période ou demi-vie est de 12,32 ans.

Aux températures ordinaires, le tritium est un gaz (HT ou T₂). En présence d'oxygène, il produit de l'eau tritiée (HTO), s'il y a une source de chaleur ou une étincelle. (Oxydation, tout comme l'isotope léger H₂). En milieu sec, le tritium gazeux se convertit en eau tritiée ; environ 1% du tritium est converti en 1 heure, et d'autant plus vite que le milieu sera humide.

Le tritium se forme naturellement dans l'atmosphère par interaction du rayonnement cosmique avec les noyaux d'azote, d'oxygène et d'argon présents dans les hautes couches de l'atmosphère. Il arrive sur le sol avec les eaux de pluie.

Le tritium est également produit par l'homme :

• les essais thermonucléaires ont injecté dans l'atmosphère une quantité de tritium environ 100 fois supérieure à l'activité naturelle (source CRIIRAD).
• les réacteurs nucléaires et le retraitement des déchets nucléaires produisent du tritium toxique, aujourd'hui en grande partie dispersé dans l'environnement.

Utilisation

Le tritium est utilisé dans les bombes nucléaires, en utilisant la fusion tritium-tritium ou tritium-deutérium. Il contribuera au futur réacteur à fusion nucléaire ITER.

Contraintes

L'irradiation bêta émise par le tritium est faible. Il est néanmoins reconnu comme cancérigène. Il pénètre dans le corps par l'aspiration, par l'absorption à travers la peau ou par l'ingestion. L'eau tritiée se mêle rapidement à toute l'eau du corps. Selon une étude de l'AIEA, l'eau tritiée est beaucoup plus radiotoxique (25 000 fois) que la forme gazeuse.

L'usine de retraitement de la Hague a l'autorisation de rejeter 37 000 TBq (térabecquerels) par an sous forme liquide et 2 200 TBq par an sous forme gazeuse. Pour l'année 2002, elle en a rejeté respectivement 11 900 TBq et 63,2 TBq (source Areva NC).

Production

Le tritium peut être produit en quantités importantes en plaçant du lithium naturel dans une boîte occupant la place d'une barre de combustible dans une centrale nucléaire. L'isotope léger (⁶Li) est inerte tandis que l'isotope lourd (⁷Li) qui représente 92.6% du lithium naturel est fissionné par les collisions avec les neutrons.

⁷Li + n → ⁴He + ³H + n

Le neutron cède un peu d'énergie.

Dans un futur réacteur thermonucléaire industriel, on espère pouvoir accumuler le lithium dans une zone périphérique dite couverture, enveloppant autant que possible le cœur du réacteur, afin d'intercepter un maximum de neutrons. Le tritium pourrait ainsi être produit et consommé sur place, en limitant le transport de matière radioactive.

Tritium et eau potable

Selon la CRIIRAD (1995), l'eau de pluie polluée par les tests nucléaires et par le tritium naturel est susceptible de contaminer les nappes phréatiques jusqu'à 4 Bq/l. Au delà, on peut suspecter qu'une autre source de tritium soit en cause, avec certitude au dessus de 7 Bq/l

Toxicologie, écotoxicologie

Il pénètre dans le corps par la respiration, par ingestion ou de manière transcutanée.
La part inhalée se répand équitablement dans les tissus mous ; et l'eau tritiée se mêle rapidement à toute l'eau du corps^[1]. L'eau tritiée étant chimiquement identique à l'eau ordinaire, elle est jugée beaucoup plus radiotoxique que le gaz tritium ; 25 000 fois plus, selon une étude de l'AIEA^[2], le tritium piégé dans la matière organiquement plus dangereux encore car moins rapidement éliminé (550 jours, durant lesquels il peut irradier l'intérieur du corps (soit 55 fois plus, que les 10 jours de séjour de l'eau tritiée)^[3].

Sa radioactivité est relativement faible, mais s'il a été ingéré, ce qui est facilité par son état de gaz ou lorsqu'il est présent sous forme d'eau tritiée, il peut endommager les cellules qui y sont exposées. Le tritium, comme de nombreux éléments radioactifs est préférentiellement fixé par certains organes avec lesquels il a des affinités chimiques ou qui sont chargés de filtrer ou détoxiquer l'organisme, au lieu de se diluer dans toute l'eau du corps. Quelques études laissent penser que le tritium puisse se fixer dans le noyau et sur l'ADN même, où il peut être source de mutations génétiques délétères^[4], ce qui peut être une des explications à son caractère cancérigène reconnu.

Limites, Valeurs seuils

Après une étude de fond sur le tritium au début des années 1990, le gouvernement de l'Ontario (Canada) a recommandé que le maximum de tritium toléré dans l'eau potable passe de 7 000 Bq/l à 20 Bq/l en cinq ans et que l'on vise une réduction plus importante^[5]. En France, un des pays les plus à risque en raison de l'importance de l'industrie nucléaire, la limite dérivée de la limite annuelle d'incorporation est de 274 000 Bq/l^[6].

Tritium et industrie nucléaire

Les réacteurs nucléaires, l'industrie nucléaire, via notamment le retraitement des déchets nucléaires produisent du tritium par irradiation de lithium 6 et pendant des réactions de fission ou de retraitement. Le tritium dégaze du combustible " usé " et est principalement libéré durant le retraitement de ce combustible.
Christian Bataille, dans son rapport^[7] sur la gestion des déchets nucléaires rappelle que le tritium " présente pour la santé humaine des dangers incontestables qu’il convient de ne jamais oublier."

Difficulté de gestion

On ne sait pas aujourd'hui - à coûts raisonnables - filtrer, isoler ni correctement stocker le tritium.

Pour le séparer de l'air ou d'un mélange gazeux, on en fait de l'eau tritiée plus toxique, qui peut s'évaporer, se diluer dans de l'eau et pénétrer le béton s'il n'est pas protégé par une couche spéciale. En présence d'azote (composant essentiel de l'air), l'eau tritiée génère de l'acide nitrique qui ronge son contenant.

Cet atome étant actif et parmi les plus petits, il diffuse par les porosités les plus fines, passant par exemple au travers du caoutchouc et diffusant dans la plupart des qualités d'acier.

C'est pourquoi les gros producteurs de tritium ont demandé et obtenu des normes leur permettant disperser et diluer le tritium dans l'environnement, mais certaines ONG (Crii-Rad, Greenpeace...) s'appuyant sur des données scientifiques mettent en avant la capacité des organismes filtreurs à re-concentrer certains toxiques dilués dans l'environnement (bioconcentration ; exemple : une moule peut concentrer 700 000 fois, voire jusqu'à environ 1 million de fois l'iode qui est si faiblement réparti en mer qu'il n'est souvent pas quantifiable dans l'eau)

Les usines de production de plutonium de la Hague ou de Sellafield ont des limites de rejets leur permettant de rejeter en mer ou dans l'air la quasi totalité du tritium qu'elles produisent ou doivent gérer. Les usines de retraitement de la Hague peuvent rejeter en mer 1 400 fois plus de tritium que ce qui est autorisé au réacteur de la centrale nucléaire de Gravelines également situé en bord de la mer, également à proximité de grandes zones de pêche, mais dans une zone plus urbanisée et des courants moins forts.

Notes et références