Eau tritiée

Sous forme chimiquement pure, l'eau tritiée est une forme d'eau dans laquelle tout ou partie des atomes d'hydrogène a été remplacé par du tritium.



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Eau tritiée
Eau tritiée
Général
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-1
³H 27, 38 %, O 72, 62 %,
Propriétés physiques
T° fusion 4, 48 °C
T° ébullition 101, 51 °C
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 particulièrement fortement radioactive.

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

Oxyde de tritium

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, l'ensemble des atomes d'hydrogène sont substitués par du tritium. De l'hydrogène subsiste peut-être 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

Sous forme diluée, dès que la proportion de tritium devient minoritaire, l'eau tritiée est constituée surtout d'eau normale H2O, et de plus ou moins d'hydroxide 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 amènent 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

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 beaucoup à rendre non potable une dizaine de mètres cubes d'eau.

Eau tritiée «de faible activité»

L'eau tritiée entre dans la catégorie «de faible activité spécifique» LSA-II pour le transport des matières dangereuse[4] lorsque 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

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 particulièrement 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

L'eau fortement contaminée au tritium peut avoir une activité supérieure au kilo-Becquerel par litre (kBq/l). Une telle eau n'est pas particulièrement 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".

Applications

L'eau tritiée est quelquefois 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 illimitétésimale sous forme d'eau tritiée dans l'hydrosphère et la biosphère, dont le pic sert à dater des choses variées ayant été exposées à l'atmosphère de la fin du XXème siecle, 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 assez rapidement dans l'ensemble des compartiments du corps. Après atteinte de l'équilibre, la concentration d'eau tritiée dans les urines correspond à celle dans la totalité du corps. Connaissant la quantité originellement ingérée et cette concentration finale, il est facile de calculer le volume d'eau correspondant :

Références

  1. Masse molaire calculée selon 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 par conséquent 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 par conséquent 6 275 s pour monter la température d'un degré, soit 104, 6 min.
  7. Selon 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.

Voir aussi

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
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