Tritium

Mesure du tritium

Le tritium est souvent mesuré dans l'eau comme indication des eaux souterraines modernes et pour la datation au tritium-hélium des eaux souterraines. Il peut également être mesuré dans les matières organiques (généralement sous forme de CH3O), ce que l'on appelle le tritium lié aux matières organiques ou TLO. Le tritium se trouve également sous forme élémentaire, sous forme d'hydrogène gazeux, ou TH.

Le tritium peut être analysé par la mesure de son activité (radiométrique) ou de sa concentration (spectrométrique de masse). L'analyse radiométrique du tritium se fait par la mesure du taux de désintégration en comptant les événements de désintégration dans un compteur à scintillation liquide et par la mesure du produit de la désintégration en comptant les atomes du nucléide de filiation, 3He, après une période de croissance. Dans les deux cas, il faut un certain temps pour que les événements de désintégration se produisent pour une mesure. Les concentrations de tritium peuvent également être mesurées par SMA. Le Laboratoire d'analyse du tritium est le seul au Canada à disposer de ces trois méthodes pour l'analyse du tritium dans les échantillons environnementaux.

Tritium par SMA

L'avantage de l'analyse du tritium par SMA est qu'elle nécessite un très petit échantillon. Moins de 1 mg de matière organique peut être analysé. Le niveau de détection est de l'ordre de 10-15, ce qui est environ 100 fois supérieur au bruit de fond naturel dans la plupart des régions. Cette méthode est donc intéressante pour suivre la répartition du tritium dans les régions à fort bruit de fond, comme à proximité des centrales nucléaires ou des installations de manipulation du tritium. Les échantillons sont convertis en eau par combustion, puis réduits en hydrogène gazeux et transformés en hydrure de titane solide, TiH2, par réaction avec de la poudre de titane métallique. Le TiH2 sera pressé dans la cible SMA.

Tritium par enrichissement et comptage par scintillation liquide

La plupart des laboratoires analysent le tritium par comptage par scintillation liquide des événements de désintégration. Cependant, la faible activité du tritium dans les échantillons environnementaux exige généralement que les échantillons d'eau soient enrichis électrolytiquement pour abaisser la limite de détection. Cela permet d'obtenir une limite de détection supérieure d'un ordre de grandeur (<1 TU ou 10-18) à celle obtenue par comptage direct de l'eau. Les échantillons sont mélangés à un cocktail de scintillation et comptés par désintégration dans notre compteur à scintillation liquide Quantulus à faible bruit de fond.

Pour le TLO, les échantillons sont d'abord transformés en eau par combustion à l'aide d'un calorimètre Parr (bombe Parr), illustré à droite avec un écrantage de sécurité. Les échantillons organiques séchés sont placés dans la boîte à l'aide d'un fil fusible, puis remplis d'une atmosphère d'O2 à 300 psi et brûlés. L'eau de combustion est recueillie et nettoyée par distillation puis comptée avec le compteur à scintillation liquide Quantulus.

Tritium par incrustation de 3He

Les échantillons de tritium de faible niveau et les petits échantillons TLO peuvent être analysés par encapsulation et croissance de son produit de filiation, le 3He. Après une période de quelques semaines ou mois (en fonction de l'activité et de la taille des échantillons), le 3He incrusté est mesuré sur notre Helix SFT. Il s'agit d'un spectromètre de masse à gaz rares de pointe avec un tube de vol divisé conçu pour l'analyse de haute précision des isotopes de l'hélium. Il dispose d'un système d'entrée pour la purification de l'He des autres gaz réactifs et rares. Notre spectromètre est le seul au Canada à se consacrer à l'analyse de la concentration et des isotopes de l'hélium. Le SFT Helix est également utilisé pour mesurer le 3He dans les eaux souterraines pour la datation T-3He, et pour mesurer les rapports 3He et 3He/4He dans les études des fluides crustaux et la datation 4He des eaux souterraines et des minéraux.