233 Point de vue de l’IRSN sur les questions clés et sur les pistes de recherche et de développement A la lumière des cas étudiés plus loin pour le tritium, les réserves exprimées ci-dessus concernant l’interprétation des facteurs de bioconcentration ont toute leur importance. 3 2 Interprétation des activités de tritium observées dans l’environnement 3 2 1 Comportement du tritium dans l’atmosphère Le comportement du tritiumdans l’air est bien connu grâce à de nombreuses mesures et sa modélisation ne soulève pas de difficulté spécifique, ce radionucléide étant principalement sous forme gazeuse (majoritairement de la vapeur d’eau ainsi que du gaz dihydrogène et du méthane). D’une manière générale, le compartiment atmosphérique ne constitue pas un « réservoir » pérenne pour le tritium provenant des différentes sources car le tritium interagit facilement avec les surfaces au sol : sols proprement dits, végétaux (photosynthèse) et hydrosphère (précipitation et évaporation). La figure 3 montre l’évolution importante de la concentration du tritium observée dans l’eau de pluie de l’hémisphère nord au cours des 50 dernières années, l’eau de pluie étant un bon indicateur de l’état du « stock » de tritium dans l’atmosphère. 3 2 2 Comportement du tritium dans les sols La présence de tritium dans les sols peut résulter de plusieurs processus, dont principalement les dépôts atmosphériques (incluant ceux dus à la pluie) et la formation d’une litière végétale évoluant en humus. Une particularité du tritium est de pouvoir être « réémis » dans l’atmosphère. Il existe Plusieurs approches pour la modélisation de ces interactions entre l’atmosphère et le sol : • l’utilisation du concept de « vitesse de dépôt », selon lequel le flux de tritium vers la surface du sol est égal à la concentration de la vapeur d’eau tritiée (HTO) dans l’air, multipliée par la vitesse de dépôt ; dans ce cas, le processus de « réémission » est modélisé séparément, généralement en supposant qu’une fraction constante (par unité de temps) du tritium présent dans l’eau du sol s’évapore ; • le calcul du « flux net d’eau tritiée », supposé proportionnel au gradient des concentrations volumiques de vapeur d’eau tritiée entre un niveau de référence, situé généralement à 1 m au-dessus du sol, et la surface du sol ; • le calcul du « dépôt net de tritium » (bilan des apports et des pertes), modélisé par des coefficients de transfert constants. La vitesse de dépôt du tritium est très variable selon la forme chimique du tritium, le mode de dépôt ou l’état des surfaces du sol. Par exemple, le tritium sous forme de vapeur d’eau (HTO) a une vitesse de dépôt relativement élevée mais, compte tenu du phénomène inverse d’émission du sol vers l’atmosphère (évaporation), la vitesse apparente de dépôt diminue rapidement par rapport à la vitesse initiale. Le dépôt humide de tritium, quant à lui, dépend directement des caractéristiques des pluies et doit être considéré séparément en termes de modélisation, sous peine de sous-estimer le dépôt global. Or il apparaît que beaucoup de modèles ne discriminent pas les conditions de formation du dépôt de tritium. L’incorporation de tritium dans la matière organique des sols et son relâchement ultérieur par « réémission » ne sont pas encore bien connus. Une part significative du tritium lié à la matière organique des sols peut provenir directement du dépôt ou de la dégradation des parties aériennes des végétaux (chute de feuilles et formation d’une litière). Dans ces conditions, il peut exister un déséquilibre important entre le tritium lié à la matière organique des sols et le tritium libre des sols. Toutefois, l’ensemble des données disponibles indique que le sol n’est pas un compartiment d’accumulation pour le tritium, contrairement à ce qui est observé pour la plupart des autres radionucléides. Un phénomène de rémanence, généralement faible, peut parfois être observé lorsque du tritium a été incorporé dans des végétaux grâce à la photosynthèse (voir le paragraphe suivant) et se retrouve ensuite dans les molécules organiques du sol issues de la décomposition des débris végétaux. En effet, diverses études montrent que la dégradation de la litière et la transformation de l’humus ont une cinétique lente et ce n’est qu’au cours du processus de minéralisation progressive de ces matières que le tritium lié à la matière organique peut être libéré, rejoindre le cycle de l’eau et, le cas échéant, être repris par les végétaux, via son évaporation à partir de la couche superficielle du sol. 3 2 3 Comportement du tritium dans les végétaux terrestres Le comportement du tritium dans les végétaux est contrôlé par deux processus majeurs qui sont, d’une part le fonctionnement hydrique du végétal, d’autre part la photosynthèse. Le premier processus (fonctionnement hydrique) est déterminé principalement par l’absorption racinaire d’eau du sol puis le transport ascendant de celle-ci dans la plante jusqu’aux parties aériennes où s’effectue l’évapotranspiration. Cette dernière, qui fait intervenir des échanges avec l’atmosphère par les stomates, est largement contrôlée par les conditions météorologiques et climatiques (rayonnement, température, humidité de l’air…) et par le moment de la journée. Un second processus important est la photosynthèse qui conduit à l’incorporation d’atomes d’hydrogène de l’eau (donc de tritium) dans des molécules organiques (voir § 2.1). Par ce processus, la concentration du tritium dans les molécules synthétisées (exprimée en Bq/L d’eau de combustion de la matière organique) est similaire à celle du tritium de l’eau libre du végétal, si on fait abstraction d’une éventuelle et faible séparation isotopique des atomes d’hydrogène en défaveur de l’incorporation de tritium au moment de la photosynthèse. Figure 3 – Courbe lissée représentant l’évolution de la concentration moyenne du tritium dans les eaux de pluies de l’hémisphère Nord (d’après AIEA, Isotope hydrology, 2006).
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