Livre blanc du Tritium

109 Le tritium dans l’environnement Les variations de its [ HTO] dépendent principalement de deux types de mécanismes : la diffusion interstitielle à l’interface de la colonne d’eau et du sédiment (échanges diffusifs), et les échanges avec la nappe ( nappe HTO Θ ). nappe HTO hds its its its HTO v ([ HTO ] [ HTO ] ) Θ Θ     où its v est la vitesse d’échange avec l’eau interstitielle (m.s-1) hds [ HTO] est l’activité massique de tritium dans la colonne d’eau (Bq.m-3) nappe HTO Θ est le flux entre l’hydrosystème et la nappe (Bq.m-2.s-1) Soumis à la nature des sols (poreux, fracturés, imperméables…) et aux conditions d’écoulements du fait des gradients de pression et de la perméabilité des milieux, les échanges avec la nappe sont complexes à modéliser. De ce fait, ils sont généralement appréhendés de façon empirique et parfois sur la base de mesures de tritium. Pour les échanges diffusifs, la vitesse vits dépend des vitesses d’échange de l’hydrosystème (vhds) et du sédiment (vsed) à leur interface : sed hds sed hds its v v v v v    • vhds, peut être déduit de plusieurs formulations. A titre d’exemple, on citera la relation suivante (Higashino et al., 2004) : , où u * est la vitesse de frottement de l’écoulement (m.s-1) u est la vitesse moyenne de l’écoulement (m.s-1) νw est la viscosité cinématique de l’eau (10-6 m2.s-1) Dm est le coefficient de diffusion moléculaire du tritium (≈ 10-9 m2.s-1) • vsed correspond au ratio de Dsed, le coefficient de diffusion de la couche superficielle du sédiment, sur hsed, l’épaisseur de cette couche (entre quelques mm et quelques cm). h ( 1 ln( n )) 10 n h D v 2 sed 9 sed sed sed       sed D (m2.s-1) est le coefficient de diffusion moléculaire au sein de la couche superficielle du sédiment. Il peut être relié à n, la porosité de cette couche (Shultz and Zabel, 2000). ANNEXE 4 L’incorporation sous forme organique de tritium libre de l’eau dans les tissus des organismes exposés est le résultat de différents processus, dont la photosynthèse et la croissance. Le traitement de ces phénomènes est indispensable pour une modélisation correcte des transferts du tritium aux organismes vivants. Cette approche a notamment été appliquée par Myamoto et al. (1995), qui ont représenté les organismes comme une somme de deux compartiments, l’un correspondant au TFWT, échangeant avec le milieu extérieur, et l’autre à l’OBT, formé à partir du TFWT. Deux types de modélisation correspondant à cette situation, l’une à l’équilibre et l’autre dynamique sont présentées ci-dessous. Modélisation à l’équilibre. En supposant un régime permanent, les organismes sont immergés dans un environnement d’activité constante en HTO. Concernant la synthèse biologique de tritium organique lié à partir du tritium libre de l’eau, il est alors raisonnable de supposer que l’activité d’OBT dans leur eau de combustion est identique à l’activité de HTO dans le milieu, corrigée par un facteur traduisant cet équilibre. La première approche est classiquement l’application d’un facteur de concentration équivalent, traduisant la mise à l’équilibre de la teneur en OBT dans l’organisme par rapport à l’activité de HTO dans le milieu, de par l’équation : wat organisme organisme .[HTO] CF [OBT]  Équation 1 où [OBT]organisme est l’activité d’OBT dans l’organisme (Bq.kg-1) ; CForganisme est le ratio [OBT]organisme/[HTO]wat (l.kg-1 ; 0,6 plantes aquatiques ; 0,45 animaux aquatiques ; Kirchmann et al, 1979). [HTO]wat est l’activité de HTO dans le milieu La deuxième approche (Davis et al, sous presse) consiste à appliquer un facteur de partition à l’activité deHTOdans l’eau. Ce facteur tient compte de la présence d’hydrogène échangeable dans l’eau de combustion et de la discrimination isotopique dans les échanges eau-organismes. Sous ces hypothèses, l’activité d’OBT formé à partir d’HTO est estimée dans le poisson frais par l’équation 2. wat fish fish fish fish .PF .[HTO] (1 H ).WEQ [OBT]   Équation 2 où [OBT]fish est l’activité d’OBT (fraction non échangeable) dans le poisson frais (Bq.kg-1 frais) ; WEQfish est le facteur équivalent en eau du poisson (kg d’eau produit par kg de matière sèche brûlée, moyenne géométrique 0,65) ; PFfish est le facteur de partition relatif au poisson (s.d., moyenne géométrique 0,66). Modélisation dynamique. La modélisation dynamique de la formation d’OBT à partir de HTO est traitée différemment selon que l’organisme est végétal ou animal. Ainsi, Galeriu et al (2005) ont proposé un modèle pour les producteurs primaires, et plus particulièrement le phytoplancton, qui repose sur une approche expérimentale. Équation 3 où [OBT]phpl(t) est l’activité d’OBT (fraction non échangeable) du phytoplancton à l’instant t (Bq.kg-1 frais) ; 0,4 est le coefficient stœchiométrique adimensionnel ; µ est le taux de croissance du phytoplancton (j-1) ; Dryfphpl est la fraction de masse sèche du phytoplancton (s.d., complément à 1 de la teneur en eau) ; 0,001 est lec oefficient de conversion d’unité des Bq.l-1 en Bq.m-3.

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