| apellido | Tritio, tritón |
|---|---|
| Símbolo |
3 1H |
| Neutrones | 2 |
| Protones | 1 |
| Presencia natural | Huellas |
|---|---|
| Media vida | 12,32 años ± 0,02 años |
| Masa atomica | 3.016049200 uma u |
| Girar | 1/2 + |
| Exceso de energia | 14,949.794 ± 0.001 keV |
| Energía de unión | 8.481,821 ± 0,004 keV |
| Isótopo padre | Desintegración | Media vida |
|---|---|---|
| 8 Él | β - , fisión | 119,00 (15) ms |
| 11 Li | β - , fisión | 8,75 (14) ms |
| Desintegración | Producto | Energía ( MeV ) |
|---|---|---|
| β - | 3 Él | 0.018590 |
El tritio ( /tʁi.sjɔm/ ), símbolo 3 H o T, es, al incluir el protio y el deuterio , uno de los isótopos del hidrógeno . Su núcleo , llamado tritón , tiene un protón y dos neutrones . Se destacó en 1934 por Ernest Rutherford en la reacción nuclear D + D → T + H .
A diferencia del protio ( 1 H o H) y el deuterio ( 2 H o D), este isótopo (nucleido) es radiactivo . Su actividad específica o actividad en masa es 356,0 T Bq / g (es decir, 356,0 P Bq / kg o 3,560 × 10 14 Bq / g ) o bien 9 621 curies por gramo (es decir, 9,621 MCi / kg ). Emite radiación beta (β-) de baja energía; 5,7 keV de media, así como un antineutrino de 12,89 keV de energía , transformándose en helio 3 ( 3 He). Su período o vida media es de 12,32 años.
Es relativamente raro en el estado natural (aproximadamente 1 átomo de tritio por 10 18 átomos de hidrógeno), pero es emitido al medio ambiente por la industria nuclear : en el funcionamiento normal de los reactores nucleares y durante el procesamiento de los reactores nucleares. elementos. También se produce durante explosiones nucleares . La ASN considera que "el desarrollo de proyectos de nuevas instalaciones ( EPR , ITER ) y los cambios en los modos de gestión del combustible nuclear [...] conducen a un aumento de las descargas de tritio de la industria nuclear" .
Un átomo de tritio tiene una masa atómica de 3.0160492. El tritio existe como una sustancia pura en forma de gas T 2 en condiciones normales de temperatura y presión .
Dependiendo de si contiene átomos de tritio o de hidrógeno, la molécula de agua es más o menos pesada. También presenta sutiles diferencias (diferentes dipolos, momentos de inercia modificados, ligera diferencia de masa) que para una molécula aparentemente similar quizás podrían explicar ligeras diferencias de comportamiento, incluso para el agua tritiada durante los procesos naturales de cambio de fase ( evaporación , condensación , cristalización , difusión / sorción , etc.). Estas diferencias podrían, quizás, por ejemplo, explicar un bajo enriquecimiento en tritio de la fase condensada en comparación con el hidrógeno (más ligero).
La HTO era y sigue siendo la molécula trazadora considerada la menos diferente del agua pura (H 2 O), la HTO por ejemplo se utilizó para calcular el valor de la permeabilidad al agua de diferentes tipos de membranas biológicas (piel, intestino, mucosas ... en diferentes especies).
Como el hidrógeno, el tritio gaseoso es difícil de almacenar a temperatura ambiente. Muchos materiales aparentemente impermeables, incluida la mayoría de los aceros , son porosos para el tritio.
Al oxidarse en presencia de oxígeno , incluso en un ambiente seco, produce agua tritiada (HTO o T 2 O), si hay una fuente de calor o una chispa.
La vida media del tritio es de 12,32 años.
Se transforma en helio 3 mediante una desintegración β , después de la reacción nuclear :
3El electrón emitido lleva en promedio una energía cinética de 5,7 keV , el resto es llevado por un antineutrino electrónico (prácticamente indetectable). La energía particularmente baja del electrón hace que el tritio sea difícil de detectar si no es por gammagrafía .
La radiactividad β de baja energía hace que los electrones emitidos se detengan rápidamente en el agua y en los tejidos biológicos, después de haber viajado solo 6 μm como máximo (y en promedio alrededor de 0,56 μm). Por lo tanto, la radiación externa se detiene rápidamente por la simple superficie "muerta" de la piel humana.
Sin embargo, a diferencia de su radiación, la mayoría de las moléculas tritiadas, como el agua tritiada, se absorben fácilmente a través de la piel, las membranas o los tejidos biológicos de todos los seres vivos. Por lo tanto, su radiactividad solo lo hace potencialmente peligroso si se inhala o ingiere, y a priori solo en las células vivas en las que ha ingresado.
El tritio natural se dice "cosmogénico" debido a la interacción del rayo cósmico con los diversos componentes de la atmósfera. La reacción nuclear dominante es la interacción entre un neutrón rápido (más de 4 MeV) y un átomo de nitrógeno, por reacción (n, T):
14Así, se producirían anualmente aproximadamente 70.000 TBq o (0,2 kg ) de tritio (promedio que puede variar cíclicamente con la actividad solar ; cuando es intenso, el viento solar que produce atenúa la radiación cósmica que golpea la Tierra). El inventario total de tritio terrestre natural sería de aproximadamente 1300 PBq, o 3,5 kg, y la dosis anual de radiactividad absorbida por un ser humano que tiene tritio natural es de aproximadamente 0,01 μSv .
Aproximadamente 2/3 del tritio natural se produciría en la estratosfera y el resto en la hidrosfera y la litosfera . Además, algo de tritio proviene del entorno extraterrestre (emitido por el Sol u otras estrellas y empujado por la radiación cósmica o los vientos solares dirigidos hacia la Tierra). Por el contrario, al mismo tiempo que el hidrógeno, la atmósfera terrestre pierde un poco de tritio, desgarrado por los vientos solares en la periferia de la atmósfera superior. La mayor parte ocurre durante una erupción solar (aproximadamente "0,1 átomo de tritio / cm 2 / s en la superficie de la Tierra durante la duración del ciclo solar " ).
El tritio artificial es producido por el hombre, sin embargo en mayores cantidades desde la década de 1940, a través de explosiones nucleares o porque el litio está expuesto a un flujo de neutrones . Este es el caso del reactor de una central nuclear . El isótopo ligero ( 6 Li), presente en el litio natural a una tasa del 7,5%, captura neutrones y da núcleos de helio y tritio según la reacción:
6El litio-7 expuesto a neutrones de alta energía también puede sufrir una reacción endotérmica (n, alfa) (reacción descubierta durante la prueba de Castle Bravo ; cuya explosión fue de una energía 2,5 veces mayor de lo esperado debido al exceso de tritio producido en Por aquí).
7En un reactor de agua a presión , el ácido bórico se utiliza como "veneno" consumible. En ocasiones, el boro-10 puede sufrir fisión ternaria (n, T, 2α), lo que da lugar a dos átomos de helio y un tritio :
10Los reactores de agua pesada generan tritio por captura de neutrones por un átomo de deuterio . Esta reacción tiene solo una sección transversal muy pequeña (por lo que el agua pesada es un buen moderador) y produce poco tritio. La misma reacción ocurre con la baja proporción de deuterio (0.015%) en reactores donde se usa agua como refrigerante.
1En un entorno nuclear, el helio 3 producido por la desintegración del tritio se reactiva en tritio por captura de neutrones, facilitado por su gran sección de captura:
1El tritio también se produce en reactores de energía nuclear como un producto de fisión por aproximadamente 3 g por año por reactor. El tritio producido por la fisión normalmente no se libera a nivel del reactor, ya que en su mayor parte permanece en el combustible que se encuentra en la solución del producto de fisión en la planta de reprocesamiento. A pesar de todo, un reactor de 900 MWe libera alrededor de 10 TBq / año (es decir, 0,03 g / año ).
DemostraciónTodas las plantas de energía producen tritio, que es un residuo de las operaciones de los reactores. En Francia, “se almacena in situ, en cisternas habilitadas a tal efecto, antes de ser liberado de acuerdo con las autorizaciones de vertido, después de haber sido controlado” . Los límites de descarga se imponen para cada instalación, por orden (por ejemplo: 80 Bq / L que no deben excederse para las descargas de la central nuclear Chooz B en 2005).
La principal fuente de tritio civil en el mundo son los reactores moderados de agua pesada, como el CANDU o el PHWR de diseño argentino de Siemens, donde el tritio es un producto de activación . En algunos reactores, el tritio se elimina periódicamente del moderador y puede estar disponible para uso industrial.
El tritio se extrae del agua pesada en la instalación de eliminación de tritio (TRF) en dos etapas: extracción catalítica en fase de vapor y luego destilación criogénica. El TRF produce 2,5 kg de tritio al año .
De 1962 a 1976, se equipó un laboratorio francés en el centro CEA Saclay para la producción de grandes cantidades de tritio. Dos reactores de investigación franceses llamados Célestin I y II, que entraron en servicio en Marcoule en 1967 y 1968, estaban destinados especialmente a la producción de tritio. En 1967 comenzó a funcionar el Taller de extracción de tritio de blancos, también ubicado en Marcoule .
El tritio para uso militar se produce en reactores de irradiación mediante la irradiación de litio. Este es el método elegido por el otro importante proveedor de tritio civil, Reviss Services, y previsto para el funcionamiento continuo del ITER .
Esta es la fuente prevista para la puesta en marcha del ITER : la fusión termonuclear destinada a producir energía pronto debería utilizar litio en una zona periférica denominada cubierta , que envuelve el núcleo del reactor, para interceptar un máximo de neutrones producidos por reacciones de fusión. El tritio así producido serviría para regenerar el tritio consumido por la reacción, lo que permitiría cerrar el ciclo de la vía de fusión.
El tritio es un elemento clave en la fusión nuclear , debido a la gran sección transversal y la energía liberada por su reacción con el deuterio :
3Todos los núcleos compuestos por neutrones y protones están cargados positivamente y se repelen entre sí debido a la fuerza electrostática resultante. Sin embargo, cuando la temperatura y la presión son lo suficientemente altas, pueden acercarse tanto que la fuerte interacción se hace cargo y provoca la fusión en un núcleo más grande.
El núcleo del tritio, formado por un protón y dos neutrones, tiene una carga eléctrica idéntica a la del núcleo de un átomo de hidrógeno y, por tanto, sufre la misma repulsión electrostática. Pero los neutrones aumentan el efecto de la interacción fuerte, permitiendo la fusión más fácil que entre átomos de hidrógeno.
El principal uso del tritio producido en todo el mundo es "aumentar la eficiencia de las armas termonucleares y de fusión y aumentar la eficiencia del uso de materiales explosivos nucleares" .
Las bombas nucleares a la fusión nuclear son de efecto tipo tritio-tritio o tritio- deuterio . La reacción se desencadena por temperaturas y presiones extremas de una reacción explosiva de fisión nuclear de uranio-235 o plutonio-239 . Los neutrones liberados por la fusión del tritio a su vez promueven la fisión del uranio o plutonio residual.
Ninguna publicación oficial lo dice, pero se estima que las ojivas nucleares contienen alrededor de 4 g de tritio y una bomba de neutrones contiene de 10 a 30 gramos.
El tritio es un material nuclear cuya posesión está regulada en Francia (artículo R1333-1 del Código de Defensa ). Pero a nivel internacional, no se mantiene entre los " productos fisionables " del TNP y no está sujeto a controles por parte del OIEA .
También se utiliza una cantidad muy pequeña de tritio en modelos de miras de armas pequeñas, para permitir que el usuario pueda sacar su arma y apuntar inmediatamente en condiciones nocturnas. Sin embargo, estas modificaciones están prohibidas en varios países, incluida Francia desde 2002. Otras personas prefieren utilizar inserciones fotoluminiscentes que acumulan luz (del sol o de otra fuente, como una linterna) y luego la restauran o se pintan con puntos de colores en la mira. con pintura fosforescente.
Los usos no nucleares solo involucran trazas de tritio y solo se refieren a una fracción muy pequeña de las cantidades producidas.
Compuestos gaseosos tritiada se han utilizado desde la década de 1950 por su capacidad para hacer que los materiales fosforescentes que brillan en la oscuridad, con mucho menos riesgo (ISO 3157: 1991 estándar) que con el radio (ahora prohibida para la luminiscencia de los relojes y . Relojes de alarma) debido a su peligrosidad para los trabajadores, incluso con dosis bajas recibidas).
Tubos transparentes llenos de puntos de iluminación de gas (relojes, cronómetros, sistemas de puntería para armas de caza, guerra o tiro deportivo) o dispositivos de iluminación para paneles, elementos autoluminiscentes en aviones, fuegos artificiales, pistas de aeropuerto, diales luminosos, calibradores, etc. o señalización de seguridad (del tipo “salida de emergencia” (hasta veinte curies , es decir, 750 GBq ) que ya no necesitan baterías ni circuito de alimentación.
Aunque está prohibido o regulado en algunos países (como los Estados Unidos con la necesidad de autorización de la EPA de los EE. UU.), Las cápsulas de tritio gaseoso se utilizan en ciertos relojes o dispositivos (los llamados " T-luminising " o " Trasers "). , que son objeto de comercio ilegal.
La mayoría de estos elementos pueden perder su tritio en caso de incendio , pero las cantidades involucradas que realmente se pueden inhalar (del orden de unos pocos kBq) generalmente no representan un peligro para la salud pública (aunque 'se acepta que se ingiere en forma de agua tritiada , cuyo factor de dosis es 1,8 × 10 −11 Sv / Bq ; un kilobecquerel de tritio inhalado en esta forma corresponde a una dosis de 0,018 µSv, muy inferior a la que se conoce para medir el efecto de bajas dosis de irradiación ).
En Francia, esta práctica está sujeta a la autorización de venta por el código de salud pública ; decreto 2002-450 de4 de abril de 2002por tanto, estipula que “ se prohíbe toda adición intencionada de radionucleidos artificiales y naturales, incluso cuando se obtengan por activación, en bienes de consumo y productos de construcción. […] También se prohíbe la importación y exportación, de ser necesario bajo cualquier régimen aduanero, así como la colocación en almacenes y áreas de almacenamiento temporal de aquellas mercancías y productos que hayan sido sometidos a esta adición ” .
El tritio probablemente proveniente de objetos de este tipo se encuentra en el lixiviado de ciertos vertederos municipales y, por lo tanto, probablemente presente en el humo o cenizas de los incineradores. Mutch y Mahony (2008) con por ejemplo un promedio de 1.251 Bq / L y hasta 7.104 Bq / L emitidos por agua tritiada encontrada en el lixiviado de dos rellenos sanitarios estudiados en los estados de Nueva York y Nueva Jersey. En California, se encontraron tasas promedio de 3,663 Bq / L y hasta 11,248 Bq / L en dicho lixiviado (en comparación con el límite de potabilidad de alrededor de 10 kBq / l , ver agua tritiada ). Este tritio también puede volver a difundirse en el aire, a través de condensados de gas de vertedero donde, por ejemplo, se ha encontrado tritio en una dosis de 2.013 Bq / L en el Reino Unido y 18.981 Bq / L en California.
El gas tritio también se utiliza para los siguientes usos:
El tritio también se puede utilizar para fechar masas de agua .
Desde el cese de los ensayos nucleares en la atmósfera, las instalaciones nucleares liberan principalmente tritio artificial al aire y al agua. Es, junto con el carbono 14 , uno de los dos radionucleidos más emitidos al medio ambiente por las instalaciones nucleares en funcionamiento normal, en particular por los reactores canadienses CANDU , lo que llevó al regulador nuclear canadiense y a la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear (CNSC) a comprender mejor la situación. cinética del tritio en el medio ambiente, particularmente en el aire.
Se sigue estudiando la naturaleza y el alcance de su impacto. En 2010, la Autoridad de Seguridad Nuclear de Francia publicó un resumen de los conocimientos disponibles. En particular, cabe señalar que:
No fue hasta la década de 2000 para dosificar mejor el tritio. Las técnicas de análisis son las siguientes:
Las concentraciones de tritio se han monitoreado en el aire y en la lluvia desde la década de 1950. Sabemos cómo medirlo mejor desde la década de 2000, pero su cinética y el impacto de este tritio en la red alimentaria aún se discuten y no se comprenden bien (en particular por formas orgánicas ).
Nos interesaron los líquenes , reputados por ser buenos biointegradores y bioindicadores de ciertos estreses ambientales, particularmente resistentes a la radiactividad, las algas simbiontes del liquen que fijan el tritio y el carbono 14 a través de la fotosíntesis, para luego incluirlo en estudios. De compuestos orgánicos, en algas y hongo-socio. El liquen arbóreo permite monitorear el agua meteorítica ( lluvia , vapor, rocío , etc.) sin contaminación por tritio del suelo o por tritio en el agua del suelo. El análisis de viejos líquenes o líquenes transferidos por emplazamientos civiles o militares permite mapear, a veces de forma espectacular, las secuelas de estas instalaciones. El análisis de los anillos de los árboles también se puede utilizar para estimar las variaciones anuales en la absorción de los árboles.
En Francia En los años 2000-2010, cada año, se realizaron más de 20.000 mediciones de tritio en el agua y el aire alrededor de las centrales y estamos empezando a buscar evaluar su impacto en torno a las centrales. La17 de octubre de 2012, el ACRO registró 110 Bq / L de tritio en el mar en la Bahía de Écalgrain , cerca de la planta de AREVA en La Hague , contra usualmente menos de 27 Bq / L en esta ubicación (y nunca más de 33.3 Bq / L en diez años de medición en Goury (1998-2007) según IRSN ) para un fondo natural de aproximadamente 0,1 Bq / L. Los datos transmitidos por el operador a la Red Nacional de Medición no sugieren nada anormal para esta fecha. El Acro señala a modo de comparación que es mucho más que para el tritio registrado enmarzo 2013 frente a la dañada central nuclear de Fukushima. En ocasiones, los incidentes se informan fuera de las centrales eléctricas (empresas que gestionan, incineran o inertizan residuos radiactivos) o en centrales eléctricas. Por ejemplo, la central nuclear de Gravelines declaró que el4 de marzo de 2013, Excediendo la autorización para la liberación de tritio : la liberación superó los 720 Bq / L , o 14 veces más que el valor esperado (menos de 50 Bq / L). La causa parece haber sido una "transferencia de efluentes inadecuados de la instalación al circuito de aguas residuales" .En Francia, desde 1980, una ley protege y controla 6 materiales nucleares que se pueden utilizar para fabricar armas nucleares: plutonio, uranio, torio, deuterio, tritio y litio 6.
Y desde 2006, se ha impuesto una ley a las autoridades responsables de los desechos de tritio "el desarrollo para 2008 de soluciones de almacenamiento de residuos que contienen tritio que permitan reducir su radiactividad antes de su eliminación en superficie o en poca profundidad".
Existen varios medios de descontaminación muy relativa (este es un problema real para las aguas contaminadas de Fukushima ), que van desde la desorción láser del tritio adsorbido en superficies contaminadas, hasta el uso de un tamiz molecular (para agua, aire u otro gas contaminado). En ambos casos, esto produce un "efecto memoria" del tritio en los filtros y consecuentemente riesgos de recontaminación (por ejemplo, el tritio se acumula en los tamices moleculares al penetrar en las zeolitas que los componen, parte de la cual puede liberarse. Durante la regeneración o uso posterior del filtro). Este tipo de filtro termina como residuo tritiado.
A la vista de datos recientes y de acuerdo con el principio de precaución , ASN solicitó al IRSN, la Agencia Nacional de Seguridad Sanitaria , CEA y la Comisión Internacional de Protección Radiológica que estudiaran con más detalle los efectos del tritio en el medio ambiente, el embrión y el feto.
La ASN insta a los actores involucrados a armonizar los métodos de evaluación de dosis según las especies físico-químicas de tritio, y según la vía de contaminación (inhalación, ingestión, pasaje percutáneo, etc.), y ya no solo según la duración de la exposición.
La ASN ha solicitado investigaciones sobre posibles efectos cancerígenos o hereditarios (estudios epidemiológicos en trabajadores, etc.).
ASN debe crear un comité de seguimiento para este plan. La agencia también invita a los operadores de instalaciones nucleares (Areva, EDF) a controlar mejor sus liberaciones de tritio ya establecer una vigilancia tecnológica en términos de “detritiación” de las liberaciones.
