Le tritium joue un rôle essentiel dans les activités de radioprotection, en fournissant des données clés pour la surveillance environnementale et le respect des arrêtés réglementaires. Sa mesure permet d’évaluer l’impact des installations nucléaires sur l’environnement.
Les barboteurs au tritium constituent des outils de haute fiabilité, conçus pour assurer une surveillance précise et rigoureuse. Ce guide présente leurs principales caractéristiques, décrit leur fonctionnement et explique pourquoi ils sont une solution de référence pour une détection conforme aux exigences réglementaires.
L’utilisation d’un barboteur au tritium est reconnue comme une méthode éprouvée, grâce à sa sensibilité et sa capacité de piégeage. Elle est conforme aux arrêtés des instances nationales et garantit une mesure efficace des rejets atmosphériques, conformément aux standards ISO.
Ce guide présente les caractéristiques essentielles du barboteur, son fonctionnement et les contextes d’utilisation typiques, afin d’apporter une vision claire des enjeux de la surveillance du tritium dans le cadre des exigences réglementaires.
Indice
- Comment mesure-t-on le tritium ?
- Qu’est-ce qu’un barboteur de tritium ?
- Les avantages de l’utilisation d’un barboteur au tritium
- Fonctionnement des barboteur au tritium
- Les modèles SDEC
- Conclusion
1. Comment mesure-t-on le tritium ?
Le tritium est un radionucléide produit notamment dans les réacteurs nucléaires. Il peut être rejeté dans l’environnement sous deux formes principales :
- HTO (vapeur d’eau tritiée)
- HT (hydrogène tritié gazeux).
Afin d’assurer une surveillance conforme aux exigences réglementaires, plusieurs techniques de prélèvement sont possibles:
- La condensation : consiste à capter directement la vapeur d’eau tritiée par condensation. Si la condensation est naturelle, c’’est une méthode simple, mais dépendante des conditions climatiques, et moins adaptée aux prélèvementssur de courtes périodes. Si la condensation est artificielle, la méthode permet de faire des prélèvements sur de très courtes périodes avec des seuils de détection plus faible que ceux du barbotage.
- La capture moléculaire : utilise des matériaux spécifiques (tamis, résines) capables de retenir le tritium. Cette technique implique souvent un traitement post-prélèvement plus complexe.
- Le barbotage : méthode la plus répandue en France et dans de nombreux pays. Elle consiste à faire passer l’air dans un liquide (généralement de l’eau) pour y piéger le tritium. Le HTO est directement absorbé, tandis que le HT ou les autres formes organiques peuvent être oxydéen HTO par catalyse.
2. Qu’est-ce qu’un barboteur de tritium ?
Le barboteur au tritium est un dispositif conçu spécifiquement pour prélever l’air ambiant et mesurer à postériori la concentration de tritium.
Le fonctionnement repose sur un principe de barbotage : l’air est aspiré puis circule à travers une série de récipients (pots de barbotage) contenant de l’eau. Le tritium présent sous forme de HTO est directement capté dans l’eau. Pour le HT, une conversion préalable est nécessaire : un four catalytique intégré permet de transformer le HT en HTO, qui peut ensuite être piégé dans l’eau.
La configuration des barboteurs SDEC permet de distinguer ces deux formes de tritium grâce à une architecture en plusieurs pots (par exemple : pot 1 et 2 pour le HTO, pot 3 et 4 pour le HT). Ce système permet ainsi une analyse différenciée des différentes formes du tritium.
L’eau prélevée est ensuite analysée à l’aide d’un compteur de scintillation liquide (de type DPM7001, distinct du barboteur), permettant de quantifier la concentration de tritium exprimée en Bq/m³.
Cette méthode présente plusieurs avantages :
Une analyse directe, sans étape de traitement complexe car dans le cas du barboteur SDEC, la barbotage est fait directement dans l’eau ;
Une distinction claire entre les formes HTO et HT, en fonction des pots analysés ;
Une compatibilité totale avec les normes en vigueur (ISO 20045:2023 notamment) ;
Une exploitation adaptable au besoin (majoritairement hebdomadaire ou mensuelle) pour le suivi environnemental et réglementaire.
Les barboteurs au tritium sont utilisés dans de nombreux contextes où la surveillance des émissions atmosphériques est requise afin de répondre à des exigences réglementaires ou à des besoins de suivi environnemental. Voici les principaux domaines d’application :
- Installations nucléaires (INB) : Surveillance des rejets de tritium dans l’air pour s’assurer qu’ils respectent les seuils définis par l’arrêté INB, dans le cadre des obligations imposées par l’ASN aux exploitants.
- Utilisation industrielle du tritium : Certaines industries utilisent le tritium dans leurs processus (éclairage, marquage, etc.) et doivent contrôler leurs émissions pour limiter l’impact environnemental.
- Sites de stockage ou de traitement de déchets radioactifs : Les barboteurs sont utilisés pour mesurer les rejets atmosphériques et s’assurer que les niveaux de tritium restent inférieurs aux limites autorisées, dans des conditions de sécurité maîtrisées.
- Laboratoires de recherche : Outils essentiels pour les études scientifiques nécessitant une mesure précise du tritium dans l’air, notamment dans les programmes de surveillance ou d’études expérimentales.
- Usines d’incinération spécifiques : Dans certains cas, les barboteurs peuvent être utilisés pour suivre les niveaux de tritium dans les rejets gazeux issus de l’incinération de déchets contenant du tritium. Ce suivi vise à évaluer et limiter les impacts potentiels sur l’environnement.
3. Les avantages de l’utilisation d’un barboteur au tritium
Avantages principaux :
- Capture des deux formes de tritium (HTO et HT) : Grâce à l’intégration d’un four catalytique, les barboteurs permettent de convertir le HT en HTO, afin d’assurer un piégeage efficace quelle que soit la forme présente dans l’air.
- Conformité aux normes de surveillance : Les équipements sont conçus pour répondre aux exigences de la norme ISO 20045:2023, notamment par l’intégration d’un système de refroidissement garantissant la stabilité du volume d’eau et de l’intégrité de l’échantillon pendant le prélèvement.
- Analyse directe de l’échantillon : Le liquide collecté peut être envoyé directement en analyse par scintillation liquide, sans étapes de traitement intermédiaire, ce qui facilite l’exploitation des données.
- Suivi et contrôle des paramètres : Les modèles intègrent des fonctions telles que le réglage du débit, la visualisation des données en temps réel, et des options de régulation automatique.
- Fiabilité en conditions exigeantes : Dotés de composants durables (pompe à membrane, acier inoxydable 316L), ces systèmes sont adaptés à une utilisation prolongée, en laboratoire comme sur site, avec une durée de vie annoncée de 10 ans.
4. Fonctionnement des barboteur au tritium
Les barboteurs au tritium fonctionnent selon un principe de piégeage par barbotage, visant à capter les différentes formes de tritium présentes dans l’air ambiant (HTO et HT). Le système peut être configuré lors de la commande en fonction des besoins : capture du HTO seul ou capture conjointe du HTO et du HT avec oxydation catalytique.
Aspiration de l’air : L’air est aspiré par une pompe à partir d’un conduit d’extraction. Ce flux est ensuite acheminé dans le circuit de prélèvement.
Filtration et mesure du débit : Un filtre antipoussière élimine les particules solides, puis le débit est mesuré à l’aide d’un débitmètre massique thermique, garantissant une mesure fiable et non dépendantes des conditions climatiques.
Capture du tritium par barbotage : Le flux gazeux traverse une série de réservoirs contenant de l’eau, dans lesquels les molécules de HTO sont dissoutes. La structure en plusieurs flacons permet de piéger efficacement les traces restantes, en respectant les protocoles de prélèvement réglementaires.
Oxydation catalytique (dans les configurations avec HT) : Si le tritium est présent sous forme de HT (hydrogène tritié), le flux d’air passe dans un four catalytique qui convertit le HT en HTO, forme piégeable dans l’eau. Cette étape est indispensable pour assurer une capture complète du tritium.
Stockage et analyse : L’eau collectée dans les flacons est ensuite récupérée pour analyse par scintillation liquide, afin de déterminer avec précision la concentration de tritium dans l’air échantillonné.
4. Les modèles SDEC
Le MARC5000 eest conçu pour assurer un prélèvement fiable du tritium sous forme HTO, dans les contextes de surveillance environnementale ou de suivi réglementaire. Il fonctionne sans module d’oxydation et se concentre sur la capture directe de la vapeur d’eau tritiée dans l’air.
L’appareil intègre un débitmètre électronique étalonné d’usine, associé à un contrôle automatisé du débit, permettant de maintenir des conditions d’échantillonnage stables. Son circuit en acier inoxydable , associé à une pompe à membrane robuste, assure un fonctionnement durable, même en environnement exigeant.
Un système de refroidissement permet de respecter les prescriptions normatives relatives à la température des prélèvements. L’ensemble est complété par des systèmes d’alerte visuels et à distance, destinés à renforcer la sécurité d’utilisation. Le MARC5000 est conforme aux normes applicables (ISO 20045:2023) et peut être intégré dans des dispositifs de surveillance continue ou ponctuelle du tritium.
Le MARC7000 est conçu pour le prélèvement du tritium sous toutes ses formes: la vapeur d’eau tritiée (HTO),le gaz tritié (HT) et également les formes organiques. Il est équipé de quatre récipients de barbotage et d’un four catalytique intégré, permettant la conversion du HT en HTO pour assurer un piégeage complet.
Le MARC7000 reprend également l’ensemble des fonctions du MARC5000.
Cette configuration rend l’appareil adapté aux situations où une mesure globale du tritium est nécessaire, notamment dans le cadre de la surveillance réglementaire des rejets atmosphériques ou des campagnes d’analyse différenciée. La séparation des flacons permet de distinguer les contributions respectives du HTO et du HT dans l’échantillon analysé.
- Visualisation et enregistrement des paramètres : Les paramètres (débit, volume, température, refroidissement) sont affichés en temps réel pour un suivi fiable, avec la possibilité d’exporter les données.
- Système d’alarme intégré: Une alerte sonore signale les anomalies, avec l’enregistrement des derniers événements via la sortie RS232, améliorant la traçabilité et la réactivité en cas de dérive.
| Barboteurs a Tritium – MARC5000 | Barboteurs a Tritium – MARC7000 | |
|---|---|---|
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| Forme de tritium piégée | HTO seulement | HTO, HT et OBT |
| Nombre de pots | 2 | 4 |
| Rendement de piégeage optimisé (HTO) | HTO = 99% +/- 7% | |
| Rendement de piégeage optimisé (HT) | ❌ | Conversion HT>HTO = 98 +/- 11% |
| T° four catalytique | ❌ | 200 à 500°C |
| T° solution de piégeage | Réglable de 2 à 15°C | |
| Poids (kg) | 27kg | 29kg |
| Puissance max. (Watts) | 500 | 700 |
| Débit de prélèvement | 10 à 50 Nl/h | |
| Temperature d’utilisation | +2 à +45 °C | |
| Temperature de stockage | -5 à +70 °C | |
| Température de normalisation du débit | 0 à +25ºC | |
| Affichage | Ecran LCD rétro éclairé | |
| Dimensions L x H x P (mm) | 700 x 356 x 270 | |
| Encombrement (mm) | 1000 x 600 x 530 | |
| Alimentation | 230V 50Hz (disponible en 110V 60Hz) | |
| Protection électrique | Disjoncteur différentiel 30mA et fusible retardé 6A | |
| Régulation du débit d’air | Automatique | |
| Autres fonctionnalités | Fonction remise à zéro de la durée et du volume avant le nouveau prélèvement | |
| Alarme sonore en cas de défauts lors du prélèvement et affichage de la séquence de défaut sur l’écran | ||
| Mémorisation des 8 derniers défauts, données récupérables via la sortie RS 232 | ||
| Report à distance des défauts par sortie Tout ou Rien (Ethernet en option) | ||
La mesure du tritium dans l’air est une exigence incontournable dans le cadre de la surveillance environnementale des installations nucléaires. Parmi les différentes méthodes disponibles, le barbotage s’impose comme une solution de référence, à la fois éprouvée, conforme aux normes internationales, et techniquement maîtrisée.
Les barboteurs au tritium permettent de capter le tritium sous forme de HTO ou, dans certaines configurations toutes les formess du tritium après conversionen HTO. Grâce à une conception robuste, des systèmes de contrôle intégrés, et une compatibilité directe avec l’analyse par scintillation liquide, ils répondent aux besoins des utilisateurs et des autorités de contrôle.
Les modèles MARC5000 et MARC7000, développés par SDEC, illustrent cette approche : précision des mesures, stabilité des conditions de prélèvement, respect des exigences réglementaires. Ils s’intègrent dans des dispositifs de surveillance continue ou ponctuelle, en France comme à l’international.
