177 Métrologie du tritium : cas du tritium organiquement lié (TOL) 4 Technique d’analyse La technique de référence utilisée couramment en routine pour l’analyse du tritium, est la scintillation liquide (Theodorsson, 1999 ; Cassette, 2004 ; Pointurier et al., 2004) permettant de mesurer des concentrations de l’ordre de quelques Bq.L-1. Son principe de base (Figure 4) est l’utilisation d’un cocktail scintillant qui permet de transformer le rayonnement β (e.g. tritium) en photons, qui sont collectés sur un photomultiplicateur et comptés hors du liquide. Cette technique repose sur une cascade de transfert d’énergie dont les vecteurs sont le rayonnement ionisant, les électrons, les photons lumineux et les électrons du photomultiplicateur. Les appareils modernes de comptage par scintillation liquide ont des limites de détection relativement faibles autorisant la mesure d’activités atteignant de l’ordre du Bq.L-1 (Pointurier et al., 2003) Les inconvénients principaux de cette technique résident dans son rendement énergétique global qui est faible et variable en fonction de la composition de la source scintillante. Cela impose de calculer le rendement de détection pour chaque condition de mesure. Figure 4. Principe simplifié de la scintillation liquide La spectrométrie de masse (Clarke et al., 1976 ; Surano et al., 1992), utilisant la décroissance de 3H en 3He+ suivie d’une détection par un multiplicateur d’électrons fonctionnant en mode comptage, est une technique complémentaire, permettant d’atteindre des valeurs plus faibles (< 0,5 Bq.L-1), mais sur avec des temps de comptage beaucoup plus long (quelques mois) 4 1 Calcul des activités en tritium et formules utilisées en scintillation liquide Indépendamment de la fraction analysée, l’activité déterminée est dans un premier temps l’activité massique du tritium dans l’eau. L’activité massique A m HTO d’un échantillon en Bq.kg-1 est calculée à l’aide de la formule (1) : ) ( ) ( 60 10 0 3 m nn A HTO m ε L’incertitude finale UA m HTO (2) sur le résultat de cette formule (1) est donnée avec un facteur d’élargissement k égal à 2. 2 2 0 0 0 )² ( 2 2 ε ε m u u n n t n t n u U m HTO mA HTO mA • m, masse d’eau (g) ; • n et n0, taux de comptage de l’échantillon et du blanc (coups par minute ou cpm) ; • t et t0, temps de comptage de l’échantillon et du blanc (min) ; •ε, rendement de détection (nombre sans dimension compris entre 0 et 1); • ue, incertitude sur le rendement ; • um, incertitude sur la masse ; • 103, facteur de conversion (g-1 en kg-1), • 60, facteur de conversion (min en s). Lors de l’analyse du tritium présent dans l’eau, cette unique formule suffit. Par contre, pour des échantillons environnementaux l’activité mesurée dans l’eau (de lyophilisation ou de combustion) est ramenée à celle présente dans l’échantillon frais (ou sec). Les formules présentées ci après, à titre d’illustration, pour le TOL-NE s’appliquent donc également pour le TOL. 4 2 Calcul de l’activité en tritium organiquement lié non échangeable L’activité massique peut aussi être exprimée en Bq.kg-1 de matière sèche ou de matière fraîche. Il faut alors relier la mesure de l’activité dans l’eau de combustion à l’activité de la matière sèche ou fraîche par l’intermédiaire du rendement hydrogène pendant la combustion. ` L’activité A s TOL-NE de la fraction tritium organiquement lié Non Echangeable en Bq.kg-1 de matière sèche s’exprime comme suit (3) : eau r mo r A A H H HTO m NE TOL s et l’incertitude UA s TOL-NE associée par la relation (4) : 2 2 2 2 mo r mo u r u A u A U H H H H HTO m NE TOL s r eau eau r HTO m A NE TOL s A • eau H r , pourcentage massique d’hydrogène dans l’eau ; • eau H r , pourcentage massique d’hydrogène dans la matière organique. L’activité A f TOL-NE de la fraction Tritium Organiquement Lié Non Echangeable en Bq.kg-1 de matière fraiche s’exprime comme suit (5) : f s NE TOL s f s H H HTO m NE TOL f m m A m m eau r mo r A A et l’incertitude UA f TOL-NE associée par la relation (6) : 2 2 2 2 s sm f fm NE TOL s NE TOL sA NE TOL f NE TOL f A m u m u A u A U • m s , masse de matière sèche totale récupérée avant la combustion (g) ; • m f , masse de matière fraîche introduite au début du traitement (g). mo
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