Brevet FR2977327A1 — publié le 20130104

PROCEDE D'EVALUATION DE LA DOSE DE TRITIUM INTEGREE PAR UN INDIVIDU SANS PRELEVEMENT DE FLUIDE CORPOREL APRES EXPOSITION A UN ENVIRONNEMENT COMPRENANT DU TRITIUM DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait à un procédé d'évaluation de la dose de tritium intégrée par un individu confronté à un milieu présentant une ambiance en tritium. Plus précisément, elle se rapporte à un procédé d'évaluation de la dose de tritium intégrée dans l'organisme de cet individu sans que cela nécessite le prélèvement de l'un de ses fluides corporels. L'invention trouve notamment application dans le suivi dosimétrique du tritium d'individus confrontés, dans leurs activités, à un environnement comprenant du tritium, tel que cela est le cas dans l'industrie nucléaire. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le tritium, de formule chimique 3H, est un isotope de l'hydrogène présent en permanence dans l'environnement sous la forme d'eau tritiée, de matière organique tritiée ou encore sous la forme de tritium gazeux. Le tritium est naturellement issu de l'interaction entre les rayonnements cosmiques et l'atmosphère mais peut également être obtenu de manière artificielle. 2 Actuellement, la production de tritium d'origine artificielle dans l'environnement provient des émissions des réacteurs nucléaires, des rejets des usines de retraitement des combustibles nucléaires ou encore de la fabrication d'armes thermonucléaires. Le risque encouru par un individu exposé à une source de tritium n'est pas lié à une éventuelle contamination « externe à l'organisme», c'est-à-dire une contamination impliquant une action externe du tritium sur l'organisme, puisque le rayonnement ionisant émis par le tritium n'est pas suffisamment intense pour franchir la barrière de la peau ou de la cornée. Le tritium est, au contraire, susceptible d'atteindre l'organisme d'un individu par une voie « interne à l'organisme», c'est-à-dire par ses voies respiratoire, cutanée et/ou digestive. Afin de répondre aux exigences réglementaires, un suivi régulier de la dose de tritium intégrée par les travailleurs du secteur du tritium est réalisé au moyen de prélèvements et d'analyses de fluides corporels, notamment d'urine. Actuellement, l'analyse par spectroscopie à scintillation liquide des prélèvements d'urine de ces travailleurs est une technique bien maîtrisée et très répandue. Elle consiste, en mélangeant l'urine tritiée à un liquide de scintillation, à transformer les rayonnements ionisants issus des désintégrations radioactives du tritium en lumière aisément détectable et quantifiable par spectroscopie. 3 Toutefois, dans ce type de procédé alliant un prélèvement d'urine à une analyse par spectroscopie à scintillation liquide, il est généralement nécessaire, pour effectuer le prélèvement d'urine, d'attendre que l'équilibre des fluides corporels soit atteint au sein de l'organisme de l'individu, ce qui équivaut à un temps d'attente d'environ 2 heures après son exposition à un environnement tritié. De plus, l'urine, étant un prélèvement biologique, doit obligatoirement, une fois prélevée, être analysée par un laboratoire d'analyses médicales. Par conséquent, un tel procédé ne permet donc pas d'accéder rapidement à une quantification de la dose de tritium intégrée dans l'organisme dudit individu, ce qui peut s'avérer préjudiciable pour un individu en visite dans des locaux à ambiance tritium. Pour surmonter les inconvénients susmentionnés, les Inventeurs se sont fixé pour but de mettre au point un procédé permettant une estimation rapide de la dose de tritium intégrée par un individu exposé à un environnement tritié. Ils se sont également fixé pour objectif que ce procédé ne nécessite pas le prélèvement de fluides corporels et qu'il puisse être mis en pratique de manière autonome, c'est-à-dire sans avoir à faire appel à un organisme externe tel qu'un laboratoire d'analyses médicales. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ces buts et d'autres encore sont atteints par la présente invention pour laquelle les Inventeurs ont constaté qu'il est possible d'estimer la dose de tritium intégrée par un individu confronté à un environnement tritié, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un prélèvement de fluide corporel dudit individu. L'invention a ainsi trait à un procédé d'évaluation de la dose de tritium intégrée par un individu (notée « Dose » dans ce qui suit et exprimée en Sievert) après exposition dudit individu pendant une durée z (exprimée en heures) à un environnement tritié, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) une étape de mesure de l'activité volumique du tritium (notée « CHTO ») (exprimée en Becquerel/Litre) présent dans ledit environnement ; b) une étape d'estimation de la dose intégrée par ledit individu au moyen de la relation suivante : Dose = CHTO xi x DPUIHTO x1800 dans laquelle CHTO correspond à l'activité volumique du tritium (exprimée en Becquerel/Litre) mesurée à l'étape a) susmentionnée et DPUI= est égal à 1,8x10-11 Sievert/Becquerel. D'un point de vue pratique, DPUIHTo correspond au coefficient de dose efficace par unité d'incorporation pour la vapeur d'eau tritiée (également communément désigné par l'expression « facteur de dose »). Afin de garantir une meilleure compréhension des travaux menés par les Inventeurs, on se propose d'apporter dans les paragraphes suivants des informations complémentaires relatives au domaine du tritium. On rappelle ainsi que le tritium est un isotope radioactif qui se désintègre en dégageant de l'énergie sous forme de rayonnements bêta (V), c'est-à-dire en émettant un électron et un antineutrino. 5 Aussi, on entend par « dose de tritium intégrée par un individu » la dose de tritium que les Inventeurs souhaitent évaluer et qui est susceptible d'être intégrée par un individu à l'issue de son exposition à l'environnement tritié pendant une durée d'exposition z (exprimée en heures). Cette grandeur physique s'exprime en Sievert. Enfin, on emploie l'expression « environne--ment tritié » pour désigner un environnement comprenant du tritium. En remplacement de cette expression, il peut être utilisé dans cette demande « environnement comprenant du tritium », « environnement à ambiance tritium » ou encore tout simplement « ambiance tritium ». Comme mentionné ci-dessus, la présente invention a trait à un procédé qui se déroule en deux étapes et qui permet d'estimer, par une mesure de l'activité volumique du tritium présent dans l'environnement tritié auquel est confronté l'individu, la dose de tritium que celui-ci est susceptible d'avoir intégré dans son organisme. La première étape (étape a) consiste donc à mesurer l'activité volumique du tritium (exprimée en Becquerel/Litre) présent dans l'environnement tritié dans lequel se trouve l'individu pendant la durée d'exposition T. 6 Cette étape peut notamment consister à faire barboter, à débit constant, pendant ladite durée T, dans un dispositif de barbotage, l'air de l'environnement tritié dans un volume d'eau donnée, à mesurer l'activité du tritium (exprimée en Becquerel) piégé dans ledit volume d'eau, par exemple, par spectroscopie à scintillation liquide puis à en déduire l'activité volumique du tritium (notée « CHTO ») (exprimée en Becquerel/Litre) présent dans l'environnement tritié au moyen de la relation suivante: CHTO - ~l x V dans laquelle If= est l'activité du tritium (exprimée en Becquerel) piégé dans le volume d'eau susmentionné, ri est le rendement de piégeage du tritium dans ce volume d'eau (qui est fonction du dispositif de barbotage utilisé), qui peut être compris entre 0,8 et 1, et V est le volume d'air (exprimé en Litres) qui a circulé dans le volume d'eau susmentionné. On entend par « rendement de piégeage du tritium » ri le quotient de l'activité du tritium, qui a été piégé dans l'eau par barbotage par l'activité du tritium contenu dans le volume d'air V, qui a circulé dans le volume d'eau susmentionné. La spectroscopie à scintillation liquide est une technique qui consiste, après mélange d'une solution radioactive tritiée avec un liquide de scintillation, à transformer les rayonnements ionisants consécutifs aux désintégrations radioactives du tritium I HTO en lumière aisément détectable et quantifiable par spectroscopie. La seconde étape du procédé (étape b) permet d'estimer la dose intégrée par ledit individu au 5 moyen de la relation suivante . Dose = CHTO xi x DPUIHTO x1800 dans laquelle CHTO correspond à l'activité volumique du tritium (exprimée en Becquerel/Litre) présent dans l'environnement tritié mesurée lors de la première 10 étape (étape a). Dans cette relation, la valeur 1800 correspond, comme on le définira dans l'exemple ci-dessous, à un débit moyen de pénétration de l'air de l'environnement tritié dans l'organisme de l'individu. 15 Cette valeur s'exprime donc en L/h et signifie que l'individu présent dans un environnement tritié absorbe, par ses voies respiratoire et cutanée, 1800 Litres d'air de l'environnement tritié par heure dans son organisme. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront du complément de description qui suit et qui se rapporte à une démonstration de la démarche suivie par les Inventeurs pour mettre au point le procédé d'estimation de la dose de tritium intégrée 25 par l'individu précédemment décrit, suivie d'un exemple d'application dudit procédé. Bien entendu, ce complément de description n'est donné qu'à titre d'illustration de l'invention et n'en constitue en aucun cas une limitation. 8 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure unique est une représentation schématique du dispositif de barbotage portatif utilisé par les Inventeurs dans le but d'évaluer l'activité volumique du tritium présent dans l'environnement du ou des locaux visités par un individu. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Exemple : Evaluation de la dose de tritium 3H intégrée par un individu ayant séjourné pendant une durée « i » 10 dans un local à environnement tritié. Pour évaluer la dose de tritium intégrée par l'individu à l'issue de sa visite dans des locaux à environnement tritié, on détermine d'abord, au moyen d'un dispositif de barbotage portatif 10 illustré 15 schématiquement sur la figure 1, l'activité volumique du tritium présent dans l'environnement tritié, dans lequel l'individu s'est trouvé pendant sa visite pendant une durée d'exposition T. Ce dispositif expérimental 10 comprend, 20 comme l'indique la figure 1, une entrée d'air 1 menant à un conduit 2 doté à son extrémité d'un diffuseur d'air 3 qui, par actionnement d'une pompe 4, assure le barbotage de l'air de l'environnement tritié dans 100 mL d'eau remplissant un réservoir 5 de 150 mL. 25 Il est également équipé de deux clapets à flotteur 6 permettant le contrôle du niveau d'eau du réservoir 5 et d'un appareil 7 mesurant le volume d'air ayant traversé le dispositif pendant la durée « T » de présence de l'individu dans le local. 9 Ce dispositif, que l'individu porte à la ceinture pendant sa visite, est mis en marche dès son entrée dans le local et arrêté dès que celui-ci le quitte. Il suffit pour cela de mettre en marche et d'arrêter la pompe 4, le débit d'entrée d'air étant fixé par le débit volumique de la pompe, ce débit étant constant. Simultanément à la visite du local, le dispositif portatif mis en marche permet donc un barbotage de l'air de l'environnement tritié dans les 100 mL d'eau du réservoir 5, moyennant quoi le tritium présent dans l'air aspiré par la pompe 4 se retrouve piégé dans l'eau du réservoir. Le tritium présent dans l'air existe en réalité sous deux formes principales : sous forme gazeuse (notée « HT ») et sous une forme de vapeur d'eau tritiée (notée « HTO »). Comme le coefficient de dose (ou facteur de dose) de la forme « HT » (égal à 1,8.10-15 Sievert/Becquerel) est 10000 fois plus faible que le coefficient de dose (ou facteur de dose) de la forme « HTO » (égal à 1,8.10-11 Sievert/Becquerel), la contribution du tritium sous forme « HT » dans la dose réelle de tritium 3H intégrée par l'individu à l'issue de son séjour dans le local à environnement tritié est considérée comme négligeable devant la contribution de la forme « HTO ». Ainsi, dans ce qui suit, on part du principe que l'activité volumique du tritium présent dans l'environnement tritié équivaut à l'activité volumique du tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée (notée ci après « CHTO ») . Dès lors que l'individu quitte le local et que le dispositif est arrêté, on prélève un volume « Vp » d'eau du réservoir, volume pouvant s'échelonner de 1 à 10 mL. Le volume Vp prélevé est ensuite transvasé dans un flacon de dosage de 20 mL, où il est ensuite mélangé avec 10 mL de liquide de scintillation. On quantifie ensuite l'activité du tritium « AHTO » par spectroscopie à scintillation liquide. Connaissant le volume d'eau « Vrés » présent dans le réservoir à l'issue du barbotage et l'activité du tritium « AHTO » dans le volume « Vp » d'eau prélevé, on en déduit aisément l'activité totale du tritium piégé dans le réservoir, notée « IHTO », par la relation suivante : _ A IHTO HTO X Vrés P dans laquelle « IHTo » s'exprime en Becquerel, « AHTO » en Becquerel, « Vp » en Litre et « Vrés » en Litre. Comme on a déterminé l'activité totale du tritium présent dans le réservoir « IHTO », on accède à une estimation de l'activité volumique du tritium (notée « CHTO ») (exprimée en Becquerel/Litre) présent dans l'environnement tritié par la relation suivante : _ I HTO CHTO dans laquelle « V » correspond au volume d'air ayant circulé dans le réservoir pendant la durée de visite z (exprimée en Litre) et ri correspond au rendement de V xl1 11 piégeage du dispositif, égal à 0,8 dans ce cas de figure. L'activité volumique du tritium présent dans l'environnement tritié « CHTO » étant maintenant connue, on cherche à estimer la dose de tritium que l'individu a intégrée dans son organisme lors de sa visite. Pour cela, on considère la quantité totale du tritium, qui a pénétré dans l'organisme de l'individu par la voie respiratoire et par la voie cutanée, à des taux respectifs de 2/3 et 1/3 (dans le cas d'un individu, qui n'a pas d'équipement de protection). Etant donné que le débit respiratoire moyen d'un individu normal, noté « Dresp », est égal à 1200 L/h, on détermine un débit moyen de pénétration de l'air de l'environnement tritié dans l'organisme, noté « Dp », par la relation suivante : D D = D + D = D + ~sp =1200 + 600 =1800 Litres/heure p resp cu tan ée resp L'activité du tritium intégré par l'individu effectuant une visite dans un local à environnement tritié, notée « Iint » et exprimée en Becquerel, n'est autre que le produit de l'activité volumique « CHTO » du tritium présent dans l'environnement tritié par le débit de pénétration du tritium dans l'organisme et par la durée « T » d'exposition à l'environnement tritié, soit par la relation suivante : IiM CHTO xt x1800 La dose intégrée par cet individu, notée « Dose » et exprimée en Sievert, est enfin déterminée par le produit de l'activité du tritium intégré par l'individu « 1 int » par le coefficient de dose du tritium sous sa forme de vapeur d'eau noté « DPUIHTO », soit la relation suivante : Dose= I int x DP UI HTO ou en d'autres termes : Dose = CHTO xti x 1800 x DPUIHTO Au moyen de l'ensemble des relations précédentes, on détermine ainsi la dose intégrée par un individu ayant effectué une visite d'un local à environnement tritié, pendant une durée « T », par la relation générale suivante : Dose = AHTO x Vres x1800xDPUIHTO xti Vp xVxrl où « AHTO » est l'activité du tritium en Becquerel présent dans le volume « Vp» exprimé en Litre d'eau prélevé du réservoir contenant un volume « Vrés » d'eau, « DPUIxTo » est le coefficient de dose du tritium sous 20 la forme de vapeur d'eau égal à 1,8.10-11 Sievert/Becquerel, « T » est la durée de la visite du local à environnement tritié exprimée en heure, « V » est le volume total d'air de l'environnement tritié aspiré par le dispositif de barbotage pendant la visite 25 exprimé en Litres et « r> » est le rendement de piégeage du tritium présent dans l'environnement tritié dans l'eau du dispositif de barbotage. Ainsi, dans le présent exemple, pour un volume d'eau prélevé « Vp » de 10 mL, un volume d'eau 30 dans le réservoir « Vrés » égal à 100 mL, un rendement 15 13 de piégeage « » de 0,8, une activité du tritium « AHTO » mesurée par spectroscopie à scintillation liquide égale à 1 Becquerel et une durée de visite « T » d'une heure, la dose de tritium intégrée par le visiteur est estimée à 0,04 microsievert. REVENDICATIONS1. Procédé d'évaluation de la dose de tritium intégrée par un individu (exprimée en Sievert) après exposition dudit individu pendant une durée z (exprimée en heures) à un environnement tritié, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) une étape de mesure de l'activité volumique du tritium (notée « CHTO ») (exprimée en Becquerel/Litre) présent dans ledit environnement ; b) une étape d'estimation de la dose intégrée par ledit individu au moyen de la relation suivante : Dose = CHTO xi x DPUIHTO x1800 dans laquelle CHTO correspond à l'activité volumique du tritium (exprimée en Becquerel/Litre) mesurée à l'étape a) susmentionnée et DPUI= est égal à 1,8x10-11 Sievert/Becquerel. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) consiste à faire barboter, à débit constant, pendant ladite durée T, dans un dispositif de barbotage, l'air de l'environnement tritié dans un volume d'eau donnée, à mesurer l'activité du tritium (exprimée en Becquerel) piégé dans ledit volume d'eau, puis à en déduire l'activité volumique du tritium (notée « CHTO ») (exprimée en Becquerel/Litre) présent dans l'environnement tritié au moyen de la relation suivante: CHTO = ~l x v I HTO 15 dans laquelle I= est l'activité du tritium (exprimée en Becquerel) piégé dans le volume d'eau susmentionné, ri est le rendement de piégeage du tritium dans ce volume d'eau et V est le volume d'air (exprimé en Litres) qui a circulé dans le volume d'eau susmentionné. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ri est compris entre 0,8 et 1.