FR3004122A1 - Dispositif de piegeage de tritium et systeme de mesure d'une concentration de tritium dans l'air - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (100) de piégeage de tritium contenu sous forme de vapeur d'eau tritiée dans un flux d'air (F), comprenant - un organe de prélèvement (200) d'un flux d'air contenant du tritium sous forme de vapeur d'eau, et - un condenseur (300), adapté pour condenser la vapeur d'eau contenue dans le flux d'air prélevé par l'organe de prélèvement, le dispositif de piégeage étant caractérisé en ce que le condenseur comprend un réservoir (310) fermé adapté pour recevoir la vapeur d'eau condensée, une entrée d'air (320) reliée à l'organe de prélèvement d'air, un moyen de refroidissement (330) de l'air prélevé, et un canal de sortie d'air (340), et en ce que le dispositif de piégeage comprend en outre : - un débitmètre (400), permettant la détermination de la quantité d'air prélevée par le dispositif, et - des moyens de récupération et de mesure (310) de la quantité d'eau condensée.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne l'étude des radionucléides dans l'environnement, et notamment les dispositifs de piégeage pour la mesure d'une quantité de tritium contenu dans l'air.
ETAT DE LA TECHNIQUE Le tritium est l'isotope radioactif de l'hydrogène comprenant trois nucléons (un proton et deux neutrons). Il est représenté par la notation T, et se présente dans l'environnement sous trois formes chimiques : - l'eau tritiée, HTO, est la forme la plus abondante du tritium, - l'hydrogène tritié, HT, et - le tritium organique, noté Tore, pouvant être rejeté directement dans l'environnement ou apparaître suite à des échanges environnementaux ou des réactions métaboliques d'êtres vivants.
La quantité de tritium rejeté dans l'air ayant beaucoup augmentée avec le développement de l'utilisation de l'énergie nucléaire, il existe un besoin croissant d'analyser sa concentration et son comportement dans l'atmosphère. On connaît déjà des dispositifs de piégeage de tritium contenu dans l'air. On connait notamment des dispositifs, appelés barboteurs dont un exemple 10 est illustré schématiquement en figure 1, comprenant des réservoirs remplis d'eau 11 dans lesquels on injecte un flux d'air F à très bas débit - de l'ordre de 20 litres par heure en moyenne - sur une période longue de plusieurs jours. Le tritium contenu dans l'air est piégé par l'eau, qui est ensuite analysée pour obtenir la concentration moyenne du tritium dans l'air au cours de la période de prélèvement.
Ce dispositif présente l'inconvénient d'être de mise en oeuvre très lente, puisqu'il faut le laisser in situ pendant toute la période de prélèvement, entre quinze et trente jours. En outre, la quantité de tritium contenue dans la vapeur d'eau initialement présente dans l'air est grandement diluée puisqu'elle est mélangée au volume d'eau contenu dans le réservoir, cette dilution dégradant la précision de la mesure. Un autre type de dispositif de piégeage de tritium a donc été développé, illustré schématiquement en figure 2, consistant à condenser la vapeur d'eau contenue dans l'air, pour récupérer le tritium présent dans l'air sous forme d'eau tritiée. Ce dispositif 20 est un système ouvert comprenant un serpentin 21, c'est-à- dire une canalisation hélicoïdale baignant dans l'air ambiant représenté sous forme de flux d'air F, dans laquelle circule un gaz g liquéfié à une température négative, et sur laquelle se condense en gelant la vapeur d'eau présente dans l'air en contact avec du serpentin. Le dispositif comprend en outre une ventilation 22 pour assurer le renouvellement de l'air ambiant à proximité de la canalisation. On peut récupérer, à la fin du prélèvement, et par chauffage du serpentin 21 l'eau condensée Ec pour analyser la quantité de tritium qu'elle contient. Ce type de dispositif permet de réaliser des prélèvements d'air sur des périodes plus courtes (moins d'une heure), car la quantité d'air duquel la vapeur d'eau est prélevée n'est pas limitée par le faible débit des barboteurs. En outre, il ne présente pas l'inconvénient de la dilution présente dans le cas des barboteurs. En effet, grâce à la canalisation refroidie, seule la vapeur d'eau présente dans l'air est récupérée ; elle n'est pas diluée dans un volume additionnel d'eau.
Cependant, ce dispositif ne permet d'évaluer que la quantité de tritium présent dans l'air et qui sera piégé sous forme d'eau tritiée par condensation. Ce dispositif connu ne donne ainsi aucune information sur la quantité de tritium présent dans l'air sous forme gazeuse (HT) et sous forme organique (Tore). En outre, ce dispositif ne peut pas être utilisé sur une période de plus d'une heure sans une dégradation de son efficacité de piégeage. RESUME DE L'INVENTION L'invention a pour but de pallier au moins l'un des inconvénients mentionnés ci-avant. En particulier, un but de l'invention est de proposer un dispositif de piégeage du tritium dans l'air donnant accès à la concentration précise de tritium dans une quantité d'air donnée. Un autre but de l'invention est de permettre l'analyse de la présence du tritium dans une quantité d'air donnée pour les trois formes chimiques gazeuses du tritium que sont la vapeur d'eau tritiée, la forme hydrogène tritié, et le tritium 30 organique. Enfin, un autre but de l'invention est de permettre une modulation de la durée du prélèvement d'air selon les circonstances de son utilisation.
A cet égard, l'invention propose un dispositif de piégeage de tritium contenu sous forme de vapeur d'eau tritiée dans un flux d'air, comprenant un organe de prélèvement d'un flux d'air contenant du tritium sous forme de vapeur d'eau, et un condenseur, adapté pour condenser la vapeur d'eau contenue dans le flux d'air prélevé par l'organe de prélèvement, le dispositif de piégeage étant caractérisé en ce que le condenseur comprend un réservoir fermé adapté pour recevoir la vapeur d'eau condensée, une entrée d'air reliée à l'organe de prélèvement d'air, un moyen de refroidissement de l'air prélevé, et un canal de sortie d'air, et en ce que le dispositif de piégeage comprend en outre un débitmètre, permettant la détermination de la quantité d'air prélevée par le dispositif, et des moyens de récupération et de mesure de la quantité d'eau condensée. Avantageusement, mais facultativement, l'invention est en outre complétée par l'une des caractéristiques suivantes : l'entrée d'air du condenseur comprend un canal rectiligne s'étendant à l'intérieur du réservoir, et le moyen de refroidissement de l'entrée d'air comprend au moins une canalisation de condensation disposée autour du canal, et dans laquelle est injecté un liquide caloporteur à température négative. le réservoir est symétrique de révolution autour du canal d'entrée d'air, et le moyen de refroidissement comporte en outre une seconde canalisation de condensation dans laquelle est injecté un liquide caloporteur à température négative, ladite canalisation étant coaxiale à la première et disposée contre les parois du réservoir. l'efficacité du condenseur est supérieure à 99%. Le dispositif comprend en outre un dispositif de réchauffement de l'air du canal d'entrée d'air afin d'éviter une obturation du canal par du givre résultant de la condensation et du gel de la vapeur d'eau condensée présente dans l'air s'écoulant dans le canal.
Le dispositif comprend en outre un dispositif de réchauffement de l'air du canal de sortie d'air. chaque dispositif de réchauffement de l'air est une résistance électrique. le liquide caloporteur est à une température inférieure à -30°C. L'invention propose également un système de mesure d'une concentration de tritium présent dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée, comprenant : un dispositif de piégeage de tritium selon l'une des revendications précédentes, un détecteur de rayonnement, adapté pour mesurer une activité radioactive de la vapeur d'eau condensée dans le réservoir, et une unité de traitement, adaptée pour déterminer, pour une quantité d'air traité, à partir de l'activité radioactive de la vapeur d'eau condensée dans le réservoir pour ladite quantité d'air et de l'efficacité du condenseur, la concentration en tritium dans ladite quantité d'air. Un système de mesure d'une concentration de tritium présent dans l'air sous la forme de vapeur d'eau tritiée, d'hydrogène tritié et de tritium organique est également proposé, le système comprenant trois dispositifs de piégeage selon l'invention, dans lequel les trois dispositifs de piégeage sont pilotés pour traiter une même quantité d'air, et un dispositif de piégeage comprend, entre le dispositif de prélèvement d'air et le condenseur, une colonne de charbon actif pour piéger le tritium organique et un four à catalyse pour transformer le tritium contenu dans l'air sous forme d'hydrogène tritié en vapeur d'eau tritiée, et un autre dispositif de piégeage comprend, entre le dispositif de prélèvement d'air et le condenseur, un four à catalyse, adapté pour transformer le tritium contenu dans l'air sous forme organique et sous forme d'hydrogène tritié en vapeur d'eau tritiée, le système comprenant en outre un détecteur de rayonnement adapté pour mesurer une quantité de tritium contenue dans la vapeur d'eau condensée dans le réservoir de chaque dispositif de piégeage, et une unité de traitement adaptée pour déterminer, à partir des quantités de tritium contenues dans la vapeur d'eau condensée par chaque dispositif, la concentration en tritium sous forme d'hydrogène tritié, la concentration en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée, et la concentration en tritium sous forme organique de ladite quantité d'air.
Un procédé de mesure d'une concentration de tritium contenue dans une quantité d'air est également proposé, mis en oeuvre par un système de mesure décrit ci-avant, comprenant les étapes consistant à : - prélever une quantité d'air et condenser la vapeur d'eau contenue dans ladite quantité d'air au moyen d'un dispositif de piégeage selon l'invention, - mesurer un volume d'eau condensée dans le réservoir du dispositif de piégeage, résultant de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans la quantité d'air prélevée, - mesurer une activité de l'eau condensée dans le réservoir, et - à partir du volume d'air prélevé, du volume d'eau condensée, et de l'activité mesurée, déterminer la concentration de tritium contenu dans la quantité d'air prélevée. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles : - la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement un dispositif de piégeage de tritium de l'art antérieur appelé barboteur, - la figure 2, déjà décrite, représente schématiquement un dispositif de piégeage de tritium de l'art antérieur par condensation sur piège froid. - La figure 3a représente un mode de réalisation d'un dispositif de piégeage selon l'invention - La figure 3b représente une variante de montage du dispositif de piégeage de la figure 3a. - La figure 3c représente une autre variante de montage du dispositif de piégeage de la figure 3a. - La figure 4 représente une vue en coupe partielle d'un autre mode de réalisation d'un condenseur d'un dispositif de piégeage selon l'invention. - La figure 5a représente un système de prélèvement pour la mesure d'une concentration en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée dans l'air, - La figure 5b représente un système de prélèvement pour la mesure d'une concentration en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée, de tritium hydrogène tritié et de tritium organique, dans l'air. - La figure 6 représente les principales étapes d'un procédé de mesure d'une concentration de tritium contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION En référence à la figure 3a, on a représenté un dispositif 100 de piégeage de tritium contenu dans un flux d'air F sous forme de vapeur d'eau tritiée. Ce dispositif comprend en entrée un organe 200 de prélèvement d'un flux d'air ambiant contenant une certaine concentration de tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée. L'organe de prélèvement est avantageusement une pompe à air.
L'air prélevé par l'organe 200 de prélèvement est acheminé, dans un canal 320 fermé, jusqu'à un condenseur 300 adapté pour condenser la vapeur d'eau. Le canal fermé 320 acheminant l'air jusqu'au condenseur est l'entrée d'air dudit condenseur. Le condenseur 300 comprend un réservoir fermé 310, adapté pour recueillir l'eau résultant de la condensation de la vapeur d'eau tritiée contenue dans l'air. Par « fermé », on entend que l'air ne peut pénétrer dans le réservoir que par le canal d'entrée 320 et ne peut en ressortir que par un autre conduit 340 prévu à cet effet pour former une sortie d'air. Il peut être à cet effet prévu des valves anti-retour garantissant que l'écoulement du flux d'air dans chacun des conduits ne peut avoir lieu que dans un sens. Le réservoir fermé 310 présente avantageusement une forme symétrique autour d'un axe central, et plus préférablement une forme symétrique de révolution autour dudit axe. Par exemple, le réservoir 310 peut présenter une forme cylindrique. Le canal 320 d'entrée d'air dans le réservoir comprend une portion 321 pénétrant dans le réservoir, avantageusement au niveau de l'axe de symétrie de celui-ci, c'est-à-dire, dans le cas d'un réservoir cylindrique, au niveau du centre de la section transversale du réservoir. La portion 321 du canal pénétrant dans le réservoir est rectiligne et s'étend le long de l'axe de symétrie du réservoir. De préférence, la portion 321 présente une longueur avantageusement supérieure ou égale aux trois quart de la hauteur du réservoir 310. Ainsi, dans le mode de réalisation préféré représenté en figure 3a, la portion rectiligne 321 pénètre dans le réservoir par une extrémité supérieure de celui-ci, s'étend sur une distance supérieure aux trois quart de la hauteur du réservoir et débouche dans la moitié inférieure de celui-ci, c'est-à-dire entre la base et un quart de la hauteur du réservoir. Comme on va le voir ci-après, la portion rectiligne 321 du canal est refroidie et est ainsi le siège de la condensation de la vapeur d'eau tritiée. Le fait de faire pénétrer la portion 321 dans le réservoir par son extrémité supérieure et déboucher vers sa base permet de faire couler l'eau dans le réservoir par gravité. En outre la longueur décrite ci-avant de la portion rectiligne 321 doit être suffisante pour que toute la vapeur d'eau tritiée contenue dans le réservoir soit condensée lorsque l'air débouche de la portion 321 dans le réservoir. Pour assurer le refroidissement de la portion rectiligne 321 d'admission d'air et la condensation de l'air qu'elle contient, le dispositif 100 comprend des moyens 25 de refroidissement 330, qui comprennent une première canalisation 331de condensation, dans laquelle s'écoule un liquide caloporteur de refroidissement. Selon un premier mode de réalisation représenté en figure 3a, la canalisation 331 est hélicoïdale, et enroulée autour du canal 321 et de préférence en contact avec celui-ci pour assurer un meilleur échange thermique entre la canalisation 331 30 et l'air s'écoulant dans le canal 321. De préférence, la canalisation hélicoïdale 331 est enroulée autour de la portion 321 du canal d'arrivée d'air sur toute la longueur de celle-ci, pour garantir que toute la vapeur d'eau tritiée contenue dans le flux d'air arrivant dans le réservoir est condensée au moment où l'air débouche dans le réservoir.
La canalisation hélicoïdale peut également être double, c'est-à-dire comprendre deux étages d'hélices superposées pour augmenter l'efficacité du refroidissement. Selon un mode de réalisation alternatif représenté en figure 4, la canalisation 331 est cylindrique, de section transversale torique centrée sur le canal 321, c'est-à- dire que la canalisation 331 entoure ledit canal, en étant de préférence en contact avec celui-ci. Dans ce cas, le liquide caloporteur est injecté dans ladite canalisation, de préférence depuis le fond du réservoir 310 (non représenté sur la figure 4 pour plus de lisibilité) vers son extrémité supérieure.
Le liquide caloporteur s'écoulant dans la canalisation 331 est à température négative, de préférence inférieure à -30°C, et plus avantageusement égale à -40°C. Le liquide caloporteur peut par exemple être un liquide pour bain thermostaté (- 80°C...+50°C).Le liquide caloporteur peut être refroidi par un cryo-plongeur C et stocké dans un dewar D. Son acheminement dans les canalisations peut être assuré par une pompe à liquide P reliée au dewar (ces éléments sont représentés sur les figures 3b et 3c, mais sont également présent pour alimenter en liquide caloporteur le dispositif de la figure 3a). Avantageusement, mais facultativement, le condenseur 300 peut en outre comprendre une autre canalisation 332 de condensation, coaxiale à la première, et disposée contre les parois du réservoir ou du moins espacée de la première canalisation 331 de sorte que l'air puisse circuler entre les deux. Selon le premier mode de réalisation de la figure 3a, cette canalisation peut être hélicoïdale, ou selon le second mode de réalisation de la figure 4, elle peut être de section torique, englobant le canal 321, la première canalisation 331, et un interstice disposé entre la première et la seconde canalisation. Un liquide caloporteur, avantageusement le même que précédemment, s'écoule également dans la seconde canalisation 332 de condensation pour la refroidir. Ceci permet, dans le cas où l'air débouchant à l'intérieur du réservoir 310 contient encore de la vapeur d'eau tritiée, de condenser ladite vapeur d'eau lorsque l'air s'écoule dans le réservoir entre les deux canalisations 331 et 332 de condensation, garantissant ainsi que 100% de la vapeur d'eau tritiée, et donc du tritium, sont récupérés lorsque l'air est évacué du condenseur. Avantageusement, le débit de liquide caloporteur dans la ou les canalisations331, 332, ainsi que le débit de prélèvement d'air de la pompe 200, sont variables, de manière à pouvoir modifier le débit d'air traité par le dispositif, et ainsi pouvoir moduler la durée du prélèvement sur des périodes plus ou moins longues. Le condenseur 300 comprend un conduit 340 d'évacuation d'air disposé avantageusement à l'extrémité supérieure du réservoir 310, de sorte que l'air parcoure l'intégralité de la canalisation rectiligne 321, puis remonte le réservoir le long des deux canalisations 331,332, avant d'être évacué du condenseur. Le dispositif de piégeage comprend en outre un débitmètre 400, pouvant être relié à la sortie d'air 340, ou placé entre l'organe de prélèvement 200 et le condenseur 300, permettant ainsi de mesurer avec précision la quantité d'air traitée par le dispositif. En effet, le fait que le réservoir soit fermé permet de déduire que le débit d'air mesuré en sortie correspond à un débit d'air prélevé par le dispositif, ou au contraire que le volume d'air prélevé par l'organe 200 correspond au volume d'air traité par le dispositif, et permet donc de déduire avec précision le volume d'air traité.
Enfin, le dispositif 100 comprend avantageusement au moins un, et de préférence deux dispositifs de réchauffement 500 de l'air contenu dans la portion rectiligne 321 du canal d'entrée d'air et dans la portion 340 du canal de sortie d'air, afin d'éviter que le refroidissement de la vapeur d'eau contenue dans le flux d'air ne provoque sa condensation et son gel, résultant en un givrage et une obturation des portions 321 et 340. Ces dispositifs de réchauffement 500 sont avantageusement des résistances électriques disposées à l'intérieur de la portion rectiligne 321 du canal d'entrée d'air, et à l'intérieur ou autour du canal 340 de sortie d'air. Après la fin du prélèvement, la collecte de l'eau tritée se fait par inversion du cycle (passage du froid au chaud) sur le piège froid. En effet, cette inversion de cycle provoque le réchauffement progressif du liquide caloporteur contenu dans les canalisations 331 et 332, et ainsi l'eau tritiée passe de l'état solide à l'état liquide. L'eau s'écoule ensuite dans le réservoir 310. Cette inversion du cycle a aussi l'avantage d'assécher les spires et éviter la contamination croisée entre deux prélèvements. Elle présenté également l'avantage d'empêcher l'évaporation de l'eau accumulée sur les pièces froids (canalisations 331 et 332). Le dispositif proposé permet de déterminer avec précision une concentration de tritium contenue dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée.
En effet, le débitmètre permet de déterminer avec précision le volume d'air traité. Pour ce volume d'air, la configuration du dispositif, c'est-à-dire la disposition de la canalisation rectiligne 321, des canalisations 331, 332 de condensation de la vapeur d'eau, et des entrée et sortie d'air, lui confère une efficacité de condensation de la vapeur d'eau tritiée supérieure à 99%, voire égale à 100%, c'est-à-dire que l'air sortant du dispositif comporte moins de 1%de la proportion de vapeur d'eau qu'il contenait en pénétrant dans le dispositif, et avantageusement ne comporte plus d'eau du tout. On peut donc en déduire que le volume d'eau récupéré dans le réservoir 310 du condenseur est égal au volume d'eau présent initialement dans le volume d'air prélevé et traité par le dispositif. En mesurant l'activité du volume d'eau récupéré, c'est-à-dire un nombre de désintégrations radioactives par unité de temps provenant du volume d'eau, on en déduit l'activité du tritium contenu à l'origine dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée, la quantité de tritium contenue sous cette forme dans la quantité d'air traité, et donc la concentration de l'air en tritium. A cet égard, on a représenté schématiquement en figure 5aun système 30 de mesure d'une concentration de tritium contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée.
Ce système comprend un dispositif 100 de piégeage de tritium contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée, conforme à la description qui précède, ainsi qu'un détecteur de rayonnement 31 adapté pour mesurer l'activité de l'eau condensée dans le réservoir à partir d'une quantité d'air traité. Le détecteur de rayonnement 31 est avantageusement un détecteur à scintillation liquide. Enfin le système 100 comprend une unité de traitement 32 qui calcule, à partir du volume d'air traité (fourni par le débitmètre), du volume d'eau récupéré, et de l'activité émanant dudit volume d'eau, une quantité de tritium présente dans l'eau et initialement contenue dans l'air traité sous forme de vapeur d'eau tritiée, et à partir de cette quantité de tritium, la concentration en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée contenu dans l'air traité. Le système met donc en oeuvre le procédé 1000 de mesure d'une concentration de tritium dans l'air représenté schématiquement en figure 6.
Ce procédé comprend une première étape 1100, mise en oeuvre par le dispositif 100, de prélèvement d'une quantité d'air, et de condensation de la vapeur d'eau tritiée contenue dans ladite quantité d'air. Au cours d'une deuxième étape 1200, on mesure le volume d'eau condensée dans le réservoir du dispositif. Cette étape est avantageusement mise en oeuvre par un opérateur. Puis, au moyen d'un détecteur de rayonnement 31, on détermine 1300 l'activité du volume d'eau récupéré, qui est l'activité du tritium contenu dans l'eau et provenant de la vapeur d'eau tritiée condensée.
Enfin, au moyen de l'unité de traitement 32, on détermine, à partir de l'activité du tritium contenu dans l'eau, du volume d'eau et du volume d'air traité, la concentration initiale en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée de l'air traité. Selon une variante de réalisation représentée en figure 5b, un système 40 peut également permettre de déterminer les concentrations en tritium sous les trois formes que sont la vapeur d'eau tritiée, le tritium organique, et l'hydrogène tritié, dans l'air. Un tel système comprend trois dispositifs de piégeage 100 de tritium contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée. Ces dispositifs sont avantageusement pilotés par une unité de traitement 32 pour prélever et traiter la même quantité d'air, et avantageusement pendant la même période de temps. Ainsi l'air est traité au même moment par les trois dispositifs 100 et ne subit pas de variations entre son traitement par l'un ou l'autre des dispositifs. Le système 40 comprend en outre un détecteur de rayonnement 31 permettant de mesurer l'activité de l'eau condensée dans chaque dispositif de piégeage, l'unité de traitement 32 permettant de déterminer, à partir de ces volumes d'eau condensée, des concentrations de tritium dans l'air traité. Un dispositif de piégeage 100est conforme à la description qui précède, permettant comme décrit ci-avant de mesurer la concentration en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée dans l'air.
Un deuxième dispositif de piégeage 100', représenté en figure 3b, est conforme à la description qui précède, mais comporte en outre, entre le dispositif de prélèvement 200' et le condenseur 300', une colonne de charbon actif 210' pour piéger le tritium contenu dans l'air sous forme organique, et un four à catalyse 220' pour transformer le tritium contenu dans l'air sous forme d'hydrogène tritié en vapeur d'eau tritiée. Ainsi, l'eau récupérée dans le réservoir résultant de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air contient à la fois le tritium contenu initialement dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée, et le tritium contenu dans l'air sous forme hydrogène tritié et transformé en vapeur d'eau tritiée par le four à catalyse 220'. Ce dispositif de piégeage peut comprendre un condenseur conforme aux modes de réalisation des figures 3a ou 4, c'est-à-dire dont les canalisations de condensation 3sont des canalisations hélicoïdales ou cylindriques. La mise en oeuvre du procédé 1000 représenté en figure 6 permet donc d'obtenir, à partir de ce dispositif 100', la somme des concentrations en tritium présent sous forme d'hydrogène tritié et sous forme de vapeur d'eau tritiée dans l'air.
Enfin le troisième dispositif de piégeage 100", représenté en figure 3c, est conforme à la description qui précède en référence à la figure 3a, mais comporte en outre entre le dispositif de prélèvement d'air 200" et le condenseur 300", un four à catalyse 320", adapté pour transformer le tritium contenu dans l'air sous forme organique et sous forme d'hydrogène tritié en vapeur d'eau tritiée.
Ainsi, l'eau récupérée dans le réservoir 310" du dispositif 100", résultant de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air, contient à la fois le tritium contenu initialement dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée, le tritium contenu dans l'air sous forme d'hydrogène tritié, et le tritium sous forme organique. Ce dispositif de piégeage peut comprendre un condenseur conforme aux modes de réalisation des figures 3a ou 4, c'est-à-dire dont les canalisations de condensation sont des canalisations hélicoïdales ou cylindriques. La mise en oeuvre du procédé 1000 par le dispositif de piégeage 100" permet donc d'obtenir la somme des concentrations des trois formes de tritium dans la quantité d'air prélevée.
En soustrayant à ladite somme, la somme des concentrations de tritium contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée et sous forme d'hydrogène tritié, on obtient la concentration en tritium sous forme organique contenu dans l'air. Enfin, en soustrayant à la somme des concentrations de tritium contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée et sous forme d'hydrogène tritié, à la concentration en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée obtenu par le dispositif 100, on obtient la concentration en tritium contenu dans l'air sous forme hydrogène tritié. Le système 40 proposé permet donc d'obtenir les concentrations dans l'air du tritium dans chacune de ses trois formes.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Dispositif (100) de piégeage de tritium contenu sous forme de vapeur d'eau tritiée dans un flux d'air (F), comprenant un organe de prélèvement (200) d'un flux d'air contenant du tritium sous forme de vapeur d'eau, et un condenseur (300), adapté pour condenser la vapeur d'eau contenue dans le flux d'air prélevé par l'organe de prélèvement, le dispositif de piégeage étant caractérisé en ce que le condenseur comprend un réservoir (310) fermé adapté pour recevoir la vapeur d'eau condensée, une entrée d'air (320) reliée à l'organe de prélèvement d'air, un moyen de refroidissement (330) de l'air prélevé, et un canal de sortie d'air (340), et en ce que le dispositif de piégeage comprend en outre : un débitmètre (400), permettant la détermination de la quantité d'air prélevée par le dispositif, et des moyens de récupération et de mesure (310) de la quantité d'eau condensée.
- 2. Dispositif de piégeage selon la revendication 1, dans lequel l'entrée d'air du condenseur (320) comprend un canal rectiligne (321) s'étendant à l'intérieur du réservoir (310), et le moyen de refroidissement (330) de l'entrée d'air comprend au moins une canalisation de condensation (331) disposée autour du canal (321), et dans laquelle est injecté un liquide caloporteur à température négative.
- 3. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le réservoir (310) est symétrique de révolution autour du canal (321) d'entrée d'air, et le moyen de refroidissement (330) comporte en outre une seconde canalisation de condensation (332) dans laquelle est injecté un liquide caloporteur à température négative, ladite canalisation étant coaxiale à la première et disposée contre les parois du réservoir.
- 4. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'efficacité du condenseur (300) est supérieure à 99%.
- 5. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications 2 à 4, comprenant en outre un dispositif de réchauffement (500) de l'air du canal (321) d'entrée d'air afin d'éviter une obturation du canal (321) par du givre résultant de la condensation et du gel de la vapeur d'eau condensée présente dans l'air s'écoulant dans le canal.
- 6. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un dispositif de réchauffement (500) de l'air du canal de sortie d'air (340).
- 7. Dispositif de piégeage selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel chaque dispositif de réchauffement de l'air (500) est une résistance électrique.
- 8. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel le liquide caloporteur est à une température inférieure à -30°C.
- 9. Système de mesure (30) d'une concentration de tritium présent dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée, comprenant : un dispositif de piégeage (100) de tritium selon l'une des revendications précédentes, un détecteur de rayonnement (31), adapté pour mesurer une activité radioactive de la vapeur d'eau condensée dans le réservoir, et une unité de traitement (32), adaptée pour déterminer, pour une quantité d'air traité, à partir de l'activité radioactive de la vapeur d'eau condensée dans le réservoir pour ladite quantité d'air et de l'efficacité du condenseur, la concentration en tritium dans ladite quantité d'air.
- 10. Système de mesure (40) d'une concentration de tritium présent dans l'air sous la forme de vapeur d'eau tritiée, d'hydrogène tritié et de tritium organique, le système comprenant trois dispositifs de piégeage (100, 100', 100") selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les trois dispositifs de piégeage sont pilotés pour traiter une même quantité d'air, et un dispositif de piégeage (100') comprend, entre le dispositif de prélèvement d'air (200') et le condenseur (300'), une colonne de charbon actif (210') pourpiéger le tritium organique et un four à catalyse (220') pour transformer le tritium contenu dans l'air sous forme d'hydrogène tritié en vapeur d'eau tritiée, et un autre dispositif de piégeage (100") comprend, entre le dispositif de prélèvement d'air (200") et le condenseur (300"), un four à catalyse (320"), adapté pour transformer le tritium contenu dans l'air sous forme organique et sous forme d'hydrogène tritié en vapeur d'eau tritiée, le système comprenant en outre un détecteur de rayonnement(31) adapté pour mesurer une quantité de tritium contenue dans la vapeur d'eau condensée dans le réservoir de chaque dispositif de piégeage, et une unité de traitement (32) adaptée pour déterminer, à partir des quantités de tritium contenues dans la vapeur d'eau condensée par chaque dispositif, la concentration en tritium sous forme d'hydrogène tritié, la concentration en tritium sous forme de vapeur d'eau tritiée, et la concentration en tritium sous forme organique de ladite quantité d'air.
- 11. Procédé (1000) de mesure d'une concentration de tritium contenu dans une quantité d'air, mis en oeuvre par un système selon la revendication 9, comprenant les étapes consistant à : - prélever (1100) une quantité d'air et condenser la vapeur d'eau contenue dans ladite quantité d'air au moyen d'un dispositif de piégeage selon l'une des revendications 1 à 8, - mesurer (1200) un volume d'eau condensée dans le réservoir du dispositif de piégeage, résultant de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans la quantité d'air prélevée, - mesurer (1300) une activité de l'eau condensée dans le réservoir, et - à partir du volume d'air prélevé, du volume d'eau condensée, et de l'activité mesurée, déterminer (1400) la concentration de tritium contenu dans la quantité d'air prélevée.
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