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Piscine de combustible nucléaire usé

Tritium

Tritium

Le tritium est un isotope radioactif de l'hydrogène dont le noyau est constitué d'un proton et de deux neutrons. L'application la plus importante du tritium est son utilisation comme combustible nucléaire pour obtenir de l'énergie par la fusion nucléaire.

Il est généralement désigné par le symbole T, bien qu'il devrait systématiquement être symbolisé par 3H. Il a été découvert en 1934 par Rutherford, Oliphant et Harteck dans le cadre de l'étude du bombardement du deutérium avec des deutons.

Le tritium est généré dans l'atmosphère à raison d'un atome pour 1017 d'hydrogène et se forme en continu dans l'atmosphère supérieure lors de réactions nucléaires induites par les rayons cosmiques. Cet isotope peut être obtenu industriellement par bombardement au lithium avec des neutrons à basse énergie.

Le tritium a une demi-vie de 12,4 ans et émet un rayonnement β de très basse énergie (0,018 MeV), totalement exempt de rayonnement γ, de sorte qu'il n'a pratiquement aucune radiotoxicité. En ce qui concerne les propriétés chimiques, le tritium constitue l'exception à la règle générale selon laquelle les isotopes radioactifs d'un élément se comportent de manière analogue à leurs formes non radioactives, en raison de la grande différence de masse qu'il présente par rapport à l'hydrogène. Cependant, lorsqu'elle est incorporée à des molécules lourdes, cette différence devient insignifiante, de sorte qu'elle est largement utilisée dans le marquage de molécules. Il agit correctement comme traceur, en particulier lors du remplacement d'hydrogènes non labiles.

En plus d'être utilisé pour obtenir de l'énergie par la fusion nucléaire, il est également utilisé, dans une moindre mesure, pour la préparation de peintures lumineuses, à l'exception de celui déjà mentionné en tant que traceur.

Risque de radiation de tritium

Le tritium est un isotope d'hydrogène, ce qui lui permet de se lier facilement à des radicaux hydroxyles, formant ainsi de l'eau tritiée (HTO) et des atomes de carbone.

Le tritium a une demi-vie (12,32 ± 0,02) ans. Dans la réaction de décomposition du tritium, une énergie de 18,59 keV est libérée, dont 5,7 keV tombent en moyenne sur l'électron (particule bêta) et le reste sur l'électron antineutrino. Les particules bêta formées ne se propagent dans l'air que 6,0 mm et ne peuvent même pas vaincre la couche supérieure de la peau humaine.

En raison de la faible énergie de décomposition du tritium, les électrons émis peuvent être facilement arrêtés, même par les barrières les plus simples, telles que les vêtements ou les gants de chirurgie en caoutchouc. Cependant, cet isotope présente un risque de radiation lorsqu'il est inhalé, absorbé par les aliments et absorbé par la peau. L'action de boire de l'eau de boisson contaminée par du tritium n'a pas entraîné une accumulation à long terme de tritium dans le corps, car sa demi-vie est de 7 à 14 jours.

Utilisations du tritium

Le tritium peut être utilisé dans différentes applications avec différents objectifs:

  • Éclairage auto-alimenté
  • Armes nucléaires
  • Fusion nucléaire contrôlée
  • Chimie analytique
  • Source d'alimentation

Éclairage auto-alimenté

Les particules bêta émises par la désintégration radioactive de petites quantités de tritium font briller des produits chimiques appelés phosphores. Cette radioluminescence est utilisée dans des dispositifs d'éclairage autonomes appelés «betalights», utilisés pour l'éclairage nocturne d'armes à feu, de montres, de signaux de sortie, de projecteurs de carte, de compas de navigation, de couteaux et de nombreux autres dispositifs.

Armes nucléaires

Le tritium est un composant important des armes nucléaires. Il est utilisé pour améliorer l'efficacité et les performances des bombes à fission nucléaire et des étapes de fission des bombes à hydrogène dans un processus connu sous le nom de renforcement, ainsi que dans les initiateurs de neutrons externes pour de telles armes.

Fusion nucléaire contrôlée

Le tritium est un combustible important pour la fusion nucléaire contrôlée dans les conceptions de réacteurs à fusion nucléaire par confinement magnétique et inertie. Le réacteur de fusion expérimental ITER et le National Ignition Facility (NIF) utiliseront du combustible au deutérium-tritium. La réaction deutérium-tritium est favorable car elle présente la plus grande section transversale de fusion et atteint cette section maximale avec l'énergie la plus basse de tous les combustibles de fusion potentiels.

Chimie analytique

Le tritium est parfois utilisé comme radiomarqueur. L'avantage étant que presque tous les produits chimiques organiques contiennent de l'hydrogène, il est donc facile de trouver un endroit où placer du tritium dans la molécule à l'étude. Il a pour inconvénient de produire un signal relativement faible.

Source d'alimentation

Enfin, il convient de mentionner le tritium en tant que source d'énergie électrique. Le tritium peut être utilisé dans un appareil betavoltaic pour créer une batterie atomique générant de l'électricité.

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Références

Dernier examen: 23 octobre 2019