WO2014166988A1 - Device for trapping tritium and system for measuring a concentration of tritium in the air - Google Patents

Device for trapping tritium and system for measuring a concentration of tritium in the air Download PDF

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WO2014166988A1
WO2014166988A1 PCT/EP2014/057139 EP2014057139W WO2014166988A1 WO 2014166988 A1 WO2014166988 A1 WO 2014166988A1 EP 2014057139 W EP2014057139 W EP 2014057139W WO 2014166988 A1 WO2014166988 A1 WO 2014166988A1
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tritium
water vapor
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tritiated
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PCT/EP2014/057139
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Denis Maro
Didier HÉBERT
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Institut De Radioprotection Et De Surete Nucleaire
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Definitions

  • the invention relates to the study of radionuclides in the environment, and in particular trapping devices for measuring a quantity of tritium contained in the air.
  • Tritium is the radioactive isotope of hydrogen comprising three nucleons (one proton and two neutrons). It is represented by the notation T, and presents itself in the environment in three chemical forms:
  • Tritiated water, HTO is the most abundant form of tritium
  • T org organic tritium, noted T org , which can be released directly into the environment or appear following environmental exchanges or metabolic reactions of living beings.
  • Tritium trapping devices contained in the air are already known.
  • devices known as "bubblers", an example of which is illustrated schematically in FIG. 1 comprise tanks filled with water 1 1 in which an air flow F is injected at very low flow rate - of the order of 20 liters. per hour on average - over a period of several days.
  • Tritium in the air is trapped by water, which is then analyzed to obtain the average concentration of tritium in the air during the sampling period.
  • This device has the disadvantage of being very slow implementation, since it must be left in situ for the entire sampling period, between fifteen and thirty days.
  • the amount of tritium contained in the water vapor initially present in the air is greatly diluted since it is mixed with the volume of water contained in the reservoir, this dilution degrading the accuracy of the measurement.
  • FIG. 2 Another type of tritium trapping device has therefore been developed, schematically illustrated in FIG. 2, consisting in condensing the water vapor contained in the air, in order to recover the tritium present in the air in the form of tritiated water.
  • This device 20 is an open system comprising a coil 21, that is to say a helical duct immersed in the ambient air represented as an air flow F, in which a liquefied gas flows at a negative temperature, and on which condenses by freezing the water vapor present in the air in contact with the coil.
  • the device further comprises a ventilation 22 to ensure the renewal of ambient air near the pipe.
  • the condensed water Ec can be recovered to analyze the quantity of tritium that it contains.
  • This type of device makes it possible to take air samples over shorter periods (less than an hour), because the quantity of air from which the water vapor is taken is not limited by the low flow rate of bubblers. .
  • this device only makes it possible to evaluate the amount of tritium present in the air and which will be trapped in the form of tritiated water by condensation.
  • This known device thus gives no information on the amount of tritium present in the air in gaseous form (HT) and in organic form (T org ).
  • this device can not be used over a period of more than one hour without a degradation of its trapping efficiency.
  • an object of the invention is to overcome at least one of the disadvantages mentioned above.
  • an object of the invention is to provide a device for trapping tritium in the air giving access to the precise concentration of tritium in a given amount of air.
  • Another object of the invention is to allow the analysis of the presence of tritium in a given quantity of air for the three gaseous chemical forms of tritium, namely tritiated water vapor, tritiated hydrogen form, and tritium. organic.
  • Another object of the invention is to allow a modulation of the duration of the bleed according to the circumstances of its use.
  • the invention proposes a tritium trapping device contained in the form of tritiated water vapor in an air stream, comprising
  • a condenser adapted to condense the water vapor contained in the air flow taken by the sampling member, the condenser comprising a closed reservoir adapted to receive the condensed water vapor, an air inlet connected to the air sampling device, means for cooling the air taken, and an air outlet channel, the trapping device being characterized in that it further comprises means for recovering the quantity of air condensed water, and in that the air inlet of the condenser comprises a rectilinear channel extending inside the tank, and the cooling means of the air inlet comprises at least one condensation duct arranged around of the channel, and in which is injected a coolant at negative temperature.
  • the tank is symmetrical in revolution around the air inlet channel
  • the cooling means further comprises a second condensation pipe in which a negative temperature heat transfer liquid is injected, said pipe being coaxial with the first and arranged against the walls of the tank.
  • the efficiency of the condenser is greater than 99%.
  • the device furthermore comprises a device for heating the air of the air inlet channel in order to prevent the channel from being blocked by frost. resulting from the condensation and freezing of condensed water vapor in the air flowing in the channel.
  • the device further comprises a device for heating the air of the air outlet channel.
  • Each air heating device is an electrical resistance, the coolant is at a temperature below -30 ° C.
  • the invention also proposes a system for measuring a concentration of tritium present in the air in the form of tritiated water vapor, comprising:
  • the trapping device further comprising a flowmeter
  • a radiation detector adapted to measure a radioactive activity of the condensed water vapor in the tank
  • a treatment unit adapted to determine, for a quantity of air treated, from the radioactive activity of the condensed water vapor in the tank for said amount of air and the efficiency of the condenser, the tritium concentration in said amount of air.
  • a system for measuring a concentration of tritium present in the air in the form of tritiated water vapor, tritiated hydrogen and organic tritium is also proposed, the system comprising three trapping devices according to the invention, each trapping device further comprising a flow meter, wherein the three trapping devices are controlled to process the same amount of air, and
  • a trapping device comprises, between the air sampling device and the condenser, an activated carbon column for trapping the organic tritium and a catalytic furnace for transforming the tritium contained in the air in the form of tritiated hydrogen into vapor tritiated water, and
  • another trapping device comprises, between the air sampling device and the condenser, a catalytic furnace, adapted to transform the tritium contained in the air in organic form and in the form of tritiated hydrogen into tritiated water vapor , the system further comprising a radiation detector adapted to measure a quantity of tritium contained in the condensed water vapor in the tank of each trapping device, and a processing unit adapted to determine, from the quantities of tritium contained in the water vapor condensed by each device, the concentration of tritium in the form of tritiated hydrogen, the tritium concentration in the form of tritiated water vapor, and the tritium concentration in organic form of the said quantity of air.
  • a method for measuring a concentration of tritium contained in an amount of air is also proposed, implemented by a measurement system described above, comprising the steps of:
  • the trapping device Take a quantity of air and condense the water vapor contained in said quantity of air by means of a trapping device according to the invention, the trapping device further comprising a flow meter,
  • FIG. 1 already described, schematically represents a tritium trapping device of the prior art known as a bubbler,
  • FIG. 2 already described, schematically represents a tritium trapping device of the prior art by condensation on a cold trap.
  • FIG. 3a shows an embodiment of a trapping device according to the invention
  • Figure 3b shows a mounting variant of the trapping device of Figure 3a.
  • Figure 3c shows another mounting variant of the trapping device of Figure 3a.
  • FIG. 4 represents a partial sectional view of another embodiment of a condenser of a trapping device according to the invention.
  • FIG. 5a shows a sampling system for measuring a tritium concentration in the form of tritiated water vapor in the air
  • FIG. 5b shows a sampling system for measuring a tritium concentration in the form of tritiated water vapor, tritium tritiated hydrogen and organic tritium, in the air.
  • FIG. 6 represents the main steps of a method for measuring a concentration of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor.
  • FIG. 3a there is shown a tritium trapping device 100 contained in a stream of air F in the form of tritiated water vapor.
  • This device comprises an input member 200 for sampling a flow of ambient air containing a certain concentration of tritium in the form of tritiated water vapor.
  • the sampling member is advantageously an air pump.
  • the air taken by the sampling member 200 is conveyed, in a closed channel 320, to a condenser 300 adapted to condense the water vapor.
  • the closed channel 320 conveying air to the condenser is the air inlet of said condenser.
  • the condenser 300 comprises a closed reservoir 310 adapted to collect the water resulting from the condensation of the tritiated water vapor contained in the air.
  • closed is meant that the air can enter the tank through the inlet channel 320 and can only come out through another conduit 340 provided for this purpose to form an air outlet. It can be provided for this purpose anti-return valves ensuring that the flow of air flow in each conduit can take place in one direction.
  • the closed reservoir 310 advantageously has a symmetrical shape around a central axis, and more preferably a symmetrical shape of revolution about said axis.
  • the reservoir 310 may have a cylindrical shape.
  • the air inlet channel 320 in the tank comprises a portion 321 penetrating into the tank, advantageously at the axis of symmetry thereof, that is to say, in the case of a tank cylindrical, at the center of the cross section of the tank.
  • the portion 321 of the channel entering the reservoir is rectilinear and extends along the axis of symmetry of the reservoir.
  • the portion 321 has a length advantageously greater than or equal to three quarters of the height of the tank 310.
  • the straight portion 321 enters the tank through an upper end thereof, extends over a distance greater than three quarters of the height of the tank and leads into half bottom of it, that is to say between the base and a quarter of the height of the tank.
  • the rectilinear portion 321 of the channel is cooled and is thus the seat of the condensation of the tritiated water vapor.
  • the fact of penetrating the portion 321 in the tank by its upper end and open to its base allows the water to flow into the tank by gravity.
  • the length described above of the rectilinear portion 321 must be sufficient for all the tritiated water vapor contained in the reservoir to be condensed when the air opens out from the portion 321 in the reservoir.
  • the device 100 comprises cooling means 330, which comprise a first condensation duct 331, in which s' flows a coolant coolant.
  • the pipe 331 is helical and wound around the channel 321 and preferably in contact with this one to ensure a better heat exchange between the pipe 331 and the air flowing in the channel 321.
  • the helical pipe 331 is wound around the portion 321 of the air inlet channel over the entire length thereof, to ensure that all the tritiated water vapor contained in the air stream arriving in the tank is condensed as the air opens into the tank.
  • the helical channel can also be double, that is to say include two stages of helices superimposed to increase the efficiency of cooling.
  • the coolant liquid is injected into said pipe, preferably from the bottom of the tank 310 (not shown in Figure 4 for more legibility) to its upper end.
  • the coolant flowing in line 331 is at a negative temperature, preferably below -30 ° C, and more preferably at -40 ° C.
  • the heat transfer liquid may for example be a thermostatic bath liquid (-80 ° C ... + 50 ° C).
  • the heat transfer fluid can be cooled by a cryo-plunger C and stored in a dewar D. Its routing in the pipes can be provided by a liquid pump P connected to the dewar (these elements are shown in Figures 3b and 3c, but are also present to supply heat transfer liquid the device of Figure 3a).
  • the condenser 300 may further comprise another condensation pipe 332, coaxial with the first, and disposed against the walls of the tank or at least spaced from the first pipe 331 so that the air can circulate between the pipes. two.
  • this pipe may be helical, or according to the second embodiment of FIG. 4, it may be of toric section, including the channel 321, the first pipe 331, and an interstice arranged between the first and the second channel.
  • a coolant also flows into the second conduit 332 of condensation to cool. This allows, in the case where the air opening inside the tank 310 still contains tritiated water vapor, condensing said water vapor when air flows into the reservoir between the two condensing lines 331 and 332, thus ensuring that 100% of the tritiated water vapor, and thus tritium, are recovered when the air is removed from the condenser.
  • the coolant flow rate in the pipe or pipes331, 332, as well as the air bleed rate of the pump 200 are variable, so as to be able to modify the air flow rate treated by the device, and thus be able to modulate the duration of the sampling over longer or shorter periods.
  • the condenser 300 comprises an air discharge duct 340 advantageously disposed at the upper end of the tank 310, so that the air travels the entire straight pipe 321, then raises the tank along the two pipes 331 , 332, before being evacuated from the condenser.
  • the trapping device further comprises a flowmeter 400, which can be connected to the air outlet 340, or placed between the sampling member 200 and the condenser 300, thus making it possible to accurately measure the quantity of air treated by the device.
  • a flowmeter 400 which can be connected to the air outlet 340, or placed between the sampling member 200 and the condenser 300, thus making it possible to accurately measure the quantity of air treated by the device.
  • the fact that the reservoir is closed makes it possible to deduce that the flow rate of air measured at the outlet corresponds to a flow rate of air taken by the device, or on the contrary that the volume of air taken by the member 200 corresponds to the volume of air treated by the device, and thus allows to accurately deduce the volume of air treated.
  • the device 100 advantageously comprises at least one and preferably two air heating devices 500 of the air contained in the rectilinear portion 321 of the air inlet channel and in the portion 340 of the air outlet channel, in order to prevent the cooling of the water vapor contained in the air stream from causing its condensation and its freezing, resulting in icing and clogging of the portions 321 and 340.
  • These heating devices 500 are advantageously electrical resistors disposed inside the rectilinear portion 321 of the air inlet channel, and inside or around the air outlet channel 340.
  • the collection of the tritiated water is done by inversion of the cycle (passage from cold to warm) on the cold trap. Indeed, this inversion of the cycle causes the progressive warming of the coolant contained in the pipes 331 and 332, and thus the tritiated water passes from the solid state to the liquid state. The water then flows into the tank 310.
  • This inversion of the cycle has also the advantage of drying the turns and avoiding cross contamination between two samples. It also has the advantage of preventing the evaporation of the water accumulated on cold rooms (pipes 331 and 332).
  • the proposed device makes it possible to accurately determine a concentration of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor.
  • the flowmeter makes it possible to precisely determine the volume of air treated.
  • the configuration of the device that is to say the layout of the straight pipe 321, pipes 331, 332 of condensation of water vapor, and air inlet and outlet, gives it a condensing efficiency of tritiated water vapor greater than 99%, or even equal to 100%, that is to say that the air leaving the device comprises less than 1% of the proportion of steam of water it contained penetrating the device, and advantageously no longer contains water at all.
  • the volume of water recovered in the tank 310 of the condenser is equal to the volume of water initially present in the volume of air taken and treated by the device.
  • FIG. 5a there is shown schematically in Figure 5a a system 30 for measuring a concentration of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor.
  • This system comprises a tritium trapping device 100 contained in the air in the form of tritiated water vapor, as described above, as well as a radiation detector 31 adapted to measure the activity of the condensed water. in the tank from a quantity of air treated.
  • the radiation detector 31 is advantageously a liquid scintillation detector.
  • the system 100 comprises a processing unit 32 which calculates, from the volume of treated air (supplied by the flowmeter), the volume of water recovered, and the activity emanating from said volume of water, a quantity of tritium present in the water and initially contained in the treated air in the form of tritiated water vapor, and from this quantity of tritium, the concentration of tritium in the form of tritiated water vapor contained in the treated air.
  • the system therefore implements the method 1000 for measuring a concentration of tritium in air shown schematically in FIG.
  • This method comprises a first step 1100, implemented by the device 100, for taking a quantity of air, and for condensing the tritiated water vapor contained in the said quantity of air.
  • a second step 1200 the volume of water condensed in the tank of the device is measured. This step is advantageously implemented by an operator.
  • the activity of the volume of water recovered which is the activity of the tritium contained in the water and originating from the condensed tritiated water vapor, is determined.
  • the volume of water and the volume of air treated are determined from the tritium activity contained in the water, the initial concentration of tritium in the form of Tritiated water vapor from the treated air.
  • a system 40 can also make it possible to determine the tritium concentrations under the three forms of tritiated water vapor, organic tritium, and tritiated hydrogen, in air.
  • Such a system comprises three trapping devices 100 of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor. These devices are advantageously controlled by a processing unit 32 to collect and process the same amount of air, and advantageously for the same period of time. Thus, the air is treated at the same time by the three devices 100 and does not undergo variations between its treatment by one or the other of the devices.
  • the system 40 further comprises a radiation detector 31 for measuring the activity of the condensed water in each trapping device, the processing unit 32 making it possible to determine, from these volumes of condensed water, concentrations of tritium in the treated air.
  • a trapping device 100 is as described above, allowing as described above to measure the tritium concentration in the form of tritiated water vapor in the air.
  • a second trapping device 100 ' shown in FIG. 3b, is in accordance with the above description, but furthermore comprises, between the sampling device 200' and the condenser 300 ', an activated carbon column 210' for trapping the tritium. contained in the air in organic form, and a catalytic furnace 220 'to transform the tritium contained in the air as tritiated hydrogen tritiated water vapor.
  • the water recovered in the reservoir resulting from the condensation of the water vapor contained in the air contains both the tritium initially contained in the air in the form of tritiated water vapor, and the tritium contained in the air in tritiated hydrogen form and converted into tritiated water vapor by the catalytic furnace 220 '.
  • This trapping device may comprise a condenser according to the embodiments of FIGS. 3a or 4, that is to say of which the condensation ducts 3 are helical or cylindrical ducts.
  • the implementation of the process 1000 shown in FIG. 6 thus makes it possible to obtain, from this device 100 ', the sum of the concentrations of tritium present in the form of tritiated hydrogen and in the form of tritiated water vapor in the air.
  • the third trapping device 100 " is in accordance with the description that precedes with reference to FIG. 3a, but furthermore comprises between the air sampling device 200" and the condenser 300 "an oven catalyzed 320 ", adapted to transform the tritium contained in the air in organic form and in the form of tritiated hydrogen to tritiated water vapor.
  • the water recovered in the tank 310 "of the device 100" resulting from the condensation of the water vapor contained in the air, contains both the tritium initially contained in the air in the form of steam. tritiated water, tritium contained in the air in the form of tritiated hydrogen, and tritium in organic form.
  • This trapping device may comprise a condenser according to the embodiments of Figures 3a or 4, that is to say whose condensation ducts are helical or cylindrical pipes.
  • the implementation of the method 1000 by the trapping device 100 makes it possible to obtain the sum of the concentrations of the three forms of tritium in the quantity of air sampled. By subtracting the sum of the concentrations of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor and in the form of tritiated hydrogen, the concentration of tritium in organic form contained in the air is obtained.
  • the proposed system 40 thus makes it possible to obtain the concentrations in the air of tritium in each of its three forms.

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Abstract

The invention concerns a device (100) for trapping tritium contained in the form of tritiated water vapour in an air flow (F), comprising - a member (200) for collecting an air flow, and - a condenser (300), designed to condense the water vapour contained in the air flow, the condenser comprising a closed reservoir (310), an air inlet (320) linked to the air collecting member, a means (330) for cooling the collected air, and an air outlet channel (340), the trapping device being characterised in that it further comprises means (310) for recovering the quantity of condensed water, and in that the air inlet of the condenser (320) comprises a straight channel (321) that extends inside the reservoir (310), and the means (330) for cooling the air inlet comprises at least one condensation pipe (331) arranged around the channel (321), and into which a heat transfer liquid is injected at a negative temperature.

Description

DISPOSITIF DE PIEGEAGE DE TRITIUM ET SYSTEME DE MESURE D'UNE TRITIUM TRAPPING DEVICE AND SYSTEM FOR MEASURING A
CONCENTRATION DE TRITIUM DANS L'AIR CONCENTRATION OF TRITIUM IN THE AIR
DOMAINE DE L'INVENTION FIELD OF THE 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.  The invention relates to the study of radionuclides in the environment, and in particular trapping devices for measuring a quantity of tritium contained in the air.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
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 :  Tritium is the radioactive isotope of hydrogen comprising three nucleons (one proton and two neutrons). It is represented by the notation T, and presents itself in the environment in three chemical forms:
l'eau tritiée, HTO, est la forme la plus abondante du tritium,  Tritiated water, HTO, is the most abundant form of tritium,
l'hydrogène tritié, HT, et  tritiated hydrogen, HT, and
le tritium organique, noté Torg, pouvant être rejeté directement dans l'environnement ou apparaître suite à des échanges environnementaux ou des réactions métaboliques d'êtres vivants. organic tritium, noted T org , which can be released directly into the environment or appear following environmental exchanges or metabolic reactions of living beings.
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.  As the amount of tritium released into the air has increased significantly with the development of the use of nuclear energy, there is a growing need to analyze its concentration and behavior in the atmosphere.
On connaît déjà des dispositifs de piégeage de tritium contenu dans l'air. On connaît notamment des dispositifs, appelés barboteurs dont un exemple 10 est illustré schématiquement en figure 1 , comprenant des réservoirs remplis d'eau 1 1 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.  Tritium trapping devices contained in the air are already known. In particular, devices known as "bubblers", an example of which is illustrated schematically in FIG. 1, comprise tanks filled with water 1 1 in which an air flow F is injected at very low flow rate - of the order of 20 liters. per hour on average - over a period of several days. Tritium in the air is trapped by water, which is then analyzed to obtain the average concentration of tritium in the air during the sampling period.
Ce dispositif présente l'inconvénient d'être de mise en œuvre 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. This device has the disadvantage of being very slow implementation, since it must be left in situ for the entire sampling period, between fifteen and thirty days. In addition, the amount of tritium contained in the water vapor initially present in the air is greatly diluted since it is mixed with the volume of water contained in the reservoir, this dilution degrading the accuracy of the measurement.
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.  Another type of tritium trapping device has therefore been developed, schematically illustrated in FIG. 2, consisting in condensing the water vapor contained in the air, in order to recover the tritium present in the air in the form of tritiated water. This device 20 is an open system comprising a coil 21, that is to say a helical duct immersed in the ambient air represented as an air flow F, in which a liquefied gas flows at a negative temperature, and on which condenses by freezing the water vapor present in the air in contact with the coil. The device further comprises a ventilation 22 to ensure the renewal of ambient air near the pipe. At the end of the sampling, and by heating the coil 21, the condensed water Ec can be recovered to analyze the quantity of tritium that it contains.
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.  This type of device makes it possible to take air samples over shorter periods (less than an hour), because the quantity of air from which the water vapor is taken is not limited by the low flow rate of bubblers. .
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.  In addition, it does not have the disadvantage of the dilution present in the case of bubblers. Indeed, thanks to the cooled pipe, only water vapor present in the air is recovered; it is not diluted in an additional volume of water.
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 (Torg). However, this device only makes it possible to evaluate the amount of tritium present in the air and which will be trapped in the form of tritiated water by condensation. This known device thus gives no information on the amount of tritium present in the air in gaseous form (HT) and in organic form (T org ).
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.  In addition, this device can not be used over a period of more than one hour without a degradation of its trapping efficiency.
RESUME DE L'INVENTION SUMMARY OF THE 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 organique. The object of the invention is to overcome at least one of the disadvantages mentioned above. In particular, an object of the invention is to provide a device for trapping tritium in the air giving access to the precise concentration of tritium in a given amount of air. Another object of the invention is to allow the analysis of the presence of tritium in a given quantity of air for the three gaseous chemical forms of tritium, namely tritiated water vapor, tritiated hydrogen form, and tritium. organic.
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.  Finally, another object of the invention is to allow a modulation of the duration of the bleed according to the circumstances of its use.
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 In this respect, the invention proposes a tritium trapping device contained in the form of tritiated water vapor in an air stream, comprising
un organe de prélèvement d'un flux d'air contenant du tritium sous forme de vapeur d'eau, et  a device for sampling an air flow containing tritium in the form of water vapor, and
un condenseur, adapté pour condenser la vapeur d'eau contenue dans le flux d'air prélevé par l'organe de prélèvement, le condenseur comprenant 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, le dispositif de piégeage étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de récupération de la quantité d'eau condensée, et en ce que 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.  a condenser, adapted to condense the water vapor contained in the air flow taken by the sampling member, the condenser comprising a closed reservoir adapted to receive the condensed water vapor, an air inlet connected to the air sampling device, means for cooling the air taken, and an air outlet channel, the trapping device being characterized in that it further comprises means for recovering the quantity of air condensed water, and in that the air inlet of the condenser comprises a rectilinear channel extending inside the tank, and the cooling means of the air inlet comprises at least one condensation duct arranged around of the channel, and in which is injected a coolant at negative temperature.
Avantageusement, mais facultativement, l'invention est en outre complétée par l'une des caractéristiques suivantes : Advantageously, but optionally, the invention is further supplemented by one of the following features:
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.  the tank is symmetrical in revolution around the air inlet channel, and the cooling means further comprises a second condensation pipe in which a negative temperature heat transfer liquid is injected, said pipe being coaxial with the first and arranged against the walls of the tank.
l'efficacité du condenseur est supérieure à 99%.  the efficiency of the condenser is greater than 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. The device furthermore comprises a device for heating the air of the air inlet channel in order to prevent the channel from being blocked by frost. resulting from the condensation and freezing of condensed water vapor in the air flowing in the channel.
Le dispositif comprend en outre un dispositif de réchauffement de l'air du canal de sortie d'air.  The device further comprises a device for heating the air of the air outlet channel.
- chaque dispositif de réchauffement de l'air est une résistance électrique, le liquide caloporteur est à une température inférieure à -30°C.  - Each air heating device is an electrical resistance, the coolant is at a temperature below -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 : The invention also proposes a system for measuring a concentration of tritium present in the air in the form of tritiated water vapor, comprising:
- un dispositif de piégeage de tritium selon l'une des revendications précédentes, le dispositif de piégeage comprenant en outre un débitmètre,  a tritium trapping device according to one of the preceding claims, the trapping device further comprising a flowmeter,
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.  a radiation detector, adapted to measure a radioactive activity of the condensed water vapor in the tank, and - a treatment unit adapted to determine, for a quantity of air treated, from the radioactive activity of the condensed water vapor in the tank for said amount of air and the efficiency of the condenser, the tritium concentration in said amount of 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, chaque dispositif de piégeage comprenant en outre un débitmètre, dans lequel les trois dispositifs de piégeage sont pilotés pour traiter une même quantité d'air, et A system for measuring a concentration of tritium present in the air in the form of tritiated water vapor, tritiated hydrogen and organic tritium is also proposed, the system comprising three trapping devices according to the invention, each trapping device further comprising a flow meter, wherein the three trapping devices are controlled to process the same amount of air, and
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  a trapping device comprises, between the air sampling device and the condenser, an activated carbon column for trapping the organic tritium and a catalytic furnace for transforming the tritium contained in the air in the form of tritiated hydrogen into vapor tritiated water, and
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. another trapping device comprises, between the air sampling device and the condenser, a catalytic furnace, adapted to transform the tritium contained in the air in organic form and in the form of tritiated hydrogen into tritiated water vapor , the system further comprising a radiation detector adapted to measure a quantity of tritium contained in the condensed water vapor in the tank of each trapping device, and a processing unit adapted to determine, from the quantities of tritium contained in the water vapor condensed by each device, the concentration of tritium in the form of tritiated hydrogen, the tritium concentration in the form of tritiated water vapor, and the tritium concentration in organic form of the said quantity of air.
Un procédé de mesure d'une concentration de tritium contenue dans une quantité d'air est également proposé, mis en œuvre par un système de mesure décrit ci-avant, comprenant les étapes consistant à : A method for measuring a concentration of tritium contained in an amount of air is also proposed, implemented by a measurement system described above, comprising the steps of:
- 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, le dispositif de piégeage comprenant en outre un débitmètre, - Take a quantity of air and condense the water vapor contained in said quantity of air by means of a trapping device according to the invention, the trapping device further comprising a flow meter,
- 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, measuring a volume of condensed water in the reservoir of the trapping device, resulting from the condensation of the water vapor contained in the quantity of air sampled,
- mesurer une activité de l'eau condensée dans le réservoir, et  - measure a condensed water activity in the tank, and
- 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.  - From the volume of air sampled, the volume of condensed water, and the measured activity, determine the tritium concentration contained in the quantity of air sampled.
BREVE DESCRI PTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF 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 : Other features, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, given by way of non-limiting examples and in which:
la figure 1 , déjà décrite, représente schématiquement un dispositif de piégeage de tritium de l'art antérieur appelé barboteur,  FIG. 1, already described, schematically represents a tritium trapping device of the prior art known as a bubbler,
la figure 2, déjà décrite, représente schématiquement un dispositif de piégeage de tritium de l'art antérieur par condensation sur piège froid.  FIG. 2, already described, schematically represents a tritium trapping device of the prior art by condensation on a cold trap.
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. FIG. 3a shows an embodiment of a trapping device according to the invention Figure 3b shows a mounting variant of the trapping device of Figure 3a.
La figure 3c représente une autre variante de montage du dispositif de piégeage de la figure 3a.  Figure 3c shows another mounting variant of the trapping device of 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.  FIG. 4 represents a partial sectional view of another embodiment of a condenser of a trapping device according to the invention. FIG. 5a shows a sampling system for measuring a tritium concentration in the form of tritiated water vapor in the air, FIG. 5b shows a sampling system for measuring a tritium concentration in the form of tritiated water vapor, tritium tritiated hydrogen and organic tritium, in the 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.  FIG. 6 represents the main steps of a method for measuring a concentration of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor.
DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT OF THE 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. Referring to Figure 3a, there is shown a tritium trapping device 100 contained in a stream of air F in the form of tritiated water vapor.
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.  This device comprises an input member 200 for sampling a flow of ambient air containing a certain concentration of tritium in the form of tritiated water vapor. The sampling member is advantageously an air pump.
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.  The air taken by the sampling member 200 is conveyed, in a closed channel 320, to a condenser 300 adapted to condense the water vapor. The closed channel 320 conveying air to the condenser is the air inlet of said condenser.
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. The condenser 300 comprises a closed reservoir 310 adapted to collect the water resulting from the condensation of the tritiated water vapor contained in the air. By "closed" is meant that the air can enter the tank through the inlet channel 320 and can only come out through another conduit 340 provided for this purpose to form an air outlet. It can be provided for this purpose anti-return valves ensuring that the flow of air flow in each conduit can take place in one direction.
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.  The closed reservoir 310 advantageously has a symmetrical shape around a central axis, and more preferably a symmetrical shape of revolution about said axis. For example, the reservoir 310 may have a cylindrical shape.
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.  The air inlet channel 320 in the tank comprises a portion 321 penetrating into the tank, advantageously at the axis of symmetry thereof, that is to say, in the case of a tank cylindrical, at the center of the cross section of the tank.
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.  The portion 321 of the channel entering the reservoir is rectilinear and extends along the axis of symmetry of the reservoir. Preferably, the portion 321 has a length advantageously greater than or equal to three quarters of the height of the tank 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.  Thus, in the preferred embodiment shown in Figure 3a, the straight portion 321 enters the tank through an upper end thereof, extends over a distance greater than three quarters of the height of the tank and leads into half bottom of it, that is to say between the base and a quarter of the height of the tank.
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.  As will be seen below, the rectilinear portion 321 of the channel is cooled and is thus the seat of the condensation of the tritiated water vapor. The fact of penetrating the portion 321 in the tank by its upper end and open to its base allows the water to flow into the tank by gravity. In addition, the length described above of the rectilinear portion 321 must be sufficient for all the tritiated water vapor contained in the reservoir to be condensed when the air opens out from the portion 321 in the reservoir.
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 de refroidissement 330, qui comprennent une première canalisation 331 de condensation, dans laquelle s'écoule un liquide caloporteur de refroidissement.  To ensure the cooling of the rectilinear air intake portion 321 and the condensation of the air contained therein, the device 100 comprises cooling means 330, which comprise a first condensation duct 331, in which s' flows a coolant coolant.
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 et l'air s'écoulant dans le canal 321. According to a first embodiment shown in FIG. 3a, the pipe 331 is helical and wound around the channel 321 and preferably in contact with this one to ensure a better heat exchange between the pipe 331 and the air flowing in the channel 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.  Preferably, the helical pipe 331 is wound around the portion 321 of the air inlet channel over the entire length thereof, to ensure that all the tritiated water vapor contained in the air stream arriving in the tank is condensed as the air opens into the tank.
La canalisation hélicoïdale peut également être double, c'est-à-dire comprendre deux étages d'hélices superposées pour augmenter l'efficacité du refroidissement.  The helical channel can also be double, that is to say include two stages of helices superimposed to increase the efficiency of cooling.
Selon un mode de réalisation alternatif représenté en figure 4, la canalisation According to an alternative embodiment shown in FIG. 4, the pipe
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. 331 is cylindrical, of toric cross section centered on the channel 321, that is to say that the pipe 331 surrounds said channel, preferably being in contact therewith. In this case, the coolant liquid is injected into said pipe, preferably from the bottom of the tank 310 (not shown in Figure 4 for more legibility) to its upper end.
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).  The coolant flowing in line 331 is at a negative temperature, preferably below -30 ° C, and more preferably at -40 ° C. The heat transfer liquid may for example be a thermostatic bath liquid (-80 ° C ... + 50 ° C). The heat transfer fluid can be cooled by a cryo-plunger C and stored in a dewar D. Its routing in the pipes can be provided by a liquid pump P connected to the dewar (these elements are shown in Figures 3b and 3c, but are also present to supply heat transfer liquid the device of 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.  Advantageously, but optionally, the condenser 300 may further comprise another condensation pipe 332, coaxial with the first, and disposed against the walls of the tank or at least spaced from the first pipe 331 so that the air can circulate between the pipes. two.
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.  According to the first embodiment of FIG. 3a, this pipe may be helical, or according to the second embodiment of FIG. 4, it may be of toric section, including the channel 321, the first pipe 331, and an interstice arranged between the first and the second channel.
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. A coolant, preferably the same as above, also flows into the second conduit 332 of condensation to cool. This allows, in the case where the air opening inside the tank 310 still contains tritiated water vapor, condensing said water vapor when air flows into the reservoir between the two condensing lines 331 and 332, thus ensuring that 100% of the tritiated water vapor, and thus tritium, are recovered when the air is removed from the condenser.
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.  Advantageously, the coolant flow rate in the pipe or pipes331, 332, as well as the air bleed rate of the pump 200, are variable, so as to be able to modify the air flow rate treated by the device, and thus be able to modulate the duration of the sampling over longer or shorter periods.
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.  The condenser 300 comprises an air discharge duct 340 advantageously disposed at the upper end of the tank 310, so that the air travels the entire straight pipe 321, then raises the tank along the two pipes 331 , 332, before being evacuated from the condenser.
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.  The trapping device further comprises a flowmeter 400, which can be connected to the air outlet 340, or placed between the sampling member 200 and the condenser 300, thus making it possible to accurately measure the quantity of air treated by the device. In fact, the fact that the reservoir is closed makes it possible to deduce that the flow rate of air measured at the outlet corresponds to a flow rate of air taken by the device, or on the contrary that the volume of air taken by the member 200 corresponds to the volume of air treated by the device, and thus allows to accurately deduce the volume of air treated.
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.  Finally, the device 100 advantageously comprises at least one and preferably two air heating devices 500 of the air contained in the rectilinear portion 321 of the air inlet channel and in the portion 340 of the air outlet channel, in order to prevent the cooling of the water vapor contained in the air stream from causing its condensation and its freezing, resulting in icing and clogging of the portions 321 and 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.  These heating devices 500 are advantageously electrical resistors disposed inside the rectilinear portion 321 of the air inlet channel, and inside or around the air outlet channel 340.
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 réchauffementprogressif 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). After the end of the sampling, the collection of the tritiated water is done by inversion of the cycle (passage from cold to warm) on the cold trap. Indeed, this inversion of the cycle causes the progressive warming of the coolant contained in the pipes 331 and 332, and thus the tritiated water passes from the solid state to the liquid state. The water then flows into the tank 310. This inversion of the cycle has also the advantage of drying the turns and avoiding cross contamination between two samples. It also has the advantage of preventing the evaporation of the water accumulated on cold rooms (pipes 331 and 332).
Le dispositif proposé permet de déterminer avec précision une concentration de tritium contenue dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée.  The proposed device makes it possible to accurately determine a concentration of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor.
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.  In fact, the flowmeter makes it possible to precisely determine the volume of air treated. For this volume of air, the configuration of the device, that is to say the layout of the straight pipe 321, pipes 331, 332 of condensation of water vapor, and air inlet and outlet, gives it a condensing efficiency of tritiated water vapor greater than 99%, or even equal to 100%, that is to say that the air leaving the device comprises less than 1% of the proportion of steam of water it contained penetrating the device, and advantageously no longer contains water at all.
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.  It can therefore be deduced that the volume of water recovered in the tank 310 of the condenser is equal to the volume of water initially present in the volume of air taken and treated by the device.
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.  By measuring the activity of the volume of water recovered, that is to say a number of radioactive decays per unit of time from the volume of water, we deduce the activity of the tritium originally contained in the water. air in the form of tritiated water vapor, the amount of tritium contained in this form in the amount of air treated, and therefore the concentration of air in tritium.
A cet égard, on a représenté schématiquement en figure 5a un système 30 de mesure d'une concentration de tritium contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée.  In this regard, there is shown schematically in Figure 5a a system 30 for measuring a concentration of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor.
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.  This system comprises a tritium trapping device 100 contained in the air in the form of tritiated water vapor, as described above, as well as a radiation detector 31 adapted to measure the activity of the condensed water. in the tank from a quantity of air treated.
Le détecteur de rayonnement 31 est avantageusement un détecteur à scintillation liquide.  The radiation detector 31 is advantageously a liquid scintillation detector.
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. Finally, the system 100 comprises a processing unit 32 which calculates, from the volume of treated air (supplied by the flowmeter), the volume of water recovered, and the activity emanating from said volume of water, a quantity of tritium present in the water and initially contained in the treated air in the form of tritiated water vapor, and from this quantity of tritium, the concentration of tritium in the form of tritiated water vapor contained in the treated air.
Le système met donc en œuvre le procédé 1000 de mesure d'une concentration de tritium dans l'air représenté schématiquement en figure 6.  The system therefore implements the method 1000 for measuring a concentration of tritium in air shown schematically in FIG.
Ce procédé comprend une première étape 1 100, mise en œuvre 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.  This method comprises a first step 1100, implemented by the device 100, for taking a quantity of air, and for condensing the tritiated water vapor contained in the said quantity of 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 œuvre par un opérateur.  During a second step 1200, the volume of water condensed in the tank of the device is measured. This step is advantageously implemented by an operator.
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.  Then, by means of a radiation detector 31, the activity of the volume of water recovered, which is the activity of the tritium contained in the water and originating from the condensed tritiated water vapor, is determined.
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.  Finally, by means of the treatment unit 32, the volume of water and the volume of air treated are determined from the tritium activity contained in the water, the initial concentration of tritium in the form of Tritiated water vapor from the treated air.
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.  According to an alternative embodiment shown in FIG. 5b, a system 40 can also make it possible to determine the tritium concentrations under the three forms of tritiated water vapor, organic tritium, and tritiated hydrogen, in 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.  Such a system comprises three trapping devices 100 of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor. These devices are advantageously controlled by a processing unit 32 to collect and process the same amount of air, and advantageously for the same period of time. Thus, the air is treated at the same time by the three devices 100 and does not undergo variations between its treatment by one or the other of the devices.
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.  The system 40 further comprises a radiation detector 31 for measuring the activity of the condensed water in each trapping device, the processing unit 32 making it possible to determine, from these volumes of condensed water, concentrations of tritium in the treated air.
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 tritiéen vapeur d'eau tritiée. A trapping device 100 is as described above, allowing as described above to measure the tritium concentration in the form of tritiated water vapor in the air. A second trapping device 100 ', shown in FIG. 3b, is in accordance with the above description, but furthermore comprises, between the sampling device 200' and the condenser 300 ', an activated carbon column 210' for trapping the tritium. contained in the air in organic form, and a catalytic furnace 220 'to transform the tritium contained in the air as tritiated hydrogen tritiated water vapor.
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'.  Thus, the water recovered in the reservoir resulting from the condensation of the water vapor contained in the air contains both the tritium initially contained in the air in the form of tritiated water vapor, and the tritium contained in the air in tritiated hydrogen form and converted into tritiated water vapor by the catalytic furnace 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.  This trapping device may comprise a condenser according to the embodiments of FIGS. 3a or 4, that is to say of which the condensation ducts 3 are helical or cylindrical ducts.
La mise en œuvre 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.  The implementation of the process 1000 shown in FIG. 6 thus makes it possible to obtain, from this device 100 ', the sum of the concentrations of tritium present in the form of tritiated hydrogen and in the form of tritiated water vapor in the 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.  Finally, the third trapping device 100 ", represented in FIG. 3c, is in accordance with the description that precedes with reference to FIG. 3a, but furthermore comprises between the air sampling device 200" and the condenser 300 "an oven catalyzed 320 ", adapted to transform the tritium contained in the air in organic form and in the form of tritiated hydrogen to tritiated water vapor.
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.  Thus, the water recovered in the tank 310 "of the device 100", resulting from the condensation of the water vapor contained in the air, contains both the tritium initially contained in the air in the form of steam. tritiated water, tritium contained in the air in the form of tritiated hydrogen, and tritium in organic form.
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.  This trapping device may comprise a condenser according to the embodiments of Figures 3a or 4, that is to say whose condensation ducts are helical or cylindrical pipes.
La mise en œuvre 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. The implementation of the method 1000 by the trapping device 100 "thus makes it possible to obtain the sum of the concentrations of the three forms of tritium in the quantity of air sampled. By subtracting the sum of the concentrations of tritium contained in the air in the form of tritiated water vapor and in the form of tritiated hydrogen, the concentration of tritium in organic form contained in the air is obtained.
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.  Finally, by subtracting the tritium concentrations contained in the air in the form of tritiated water vapor and in the form of tritiated hydrogen, to the tritium concentration in the form of tritiated water vapor obtained by the device 100 the concentration of tritium contained in the air in tritiated hydrogen form is obtained.
Le système 40 proposé permet donc d'obtenir les concentrations dans l'air du tritium dans chacune de ses trois formes.  The proposed system 40 thus makes it possible to obtain the concentrations in the air of tritium in each of its three forms.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (100) de piégeage de tritium contenu sous forme de vapeur d'eau tritiée dans un flux d'air (F), comprenant 1. A tritium trapping device (100) contained in the form of tritiated water vapor in an air stream (F), comprising
un organe de prélèvement (200) d'un flux d'air contenant du tritium sous forme de vapeur d'eau, et  a sampling member (200) for a stream of air containing tritium in the form of water vapor, and
un condenseur (300), adapté pour condenser la vapeur d'eau contenue dans le flux d'air prélevé par l'organe de prélèvement, le condenseur comprenant 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, et un moyen de refroidissement (330) de l'air prélevé, et un canal de sortie d'air (340),  a condenser (300), adapted to condense the water vapor contained in the air flow taken by the sampling member, the condenser comprising a closed tank (310) adapted to receive the condensed water vapor, an inlet of air (320) connected to the air sampling member, and means for cooling (330) the withdrawn air, and an air outlet channel (340),
le dispositif de piégeage étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de récupération (310) de la quantité d'eau condensée, et en ce que 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. the trapping device being characterized in that it further comprises means (310) for recovering the quantity of condensed water, and in that the air inlet of the condenser (320) comprises a rectilinear channel (321 ) extending into the tank (310), and the cooling means (330) of the air inlet comprises at least one condensing pipe (331) disposed around the channel (321), and wherein is injected a coolant at negative temperature.
2. Dispositif de piégeage selon la revendication précédente, 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. 2. Trapping device according to the preceding claim, wherein the reservoir (310) is symmetrical about the revolution channel (321) of air inlet, and the cooling means (330) further comprises a second condensation pipe (332) in which is injected a negative temperature heat transfer liquid, said pipe being coaxial with the first and disposed against the walls of the tank.
3. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'efficacité du condenseur (300) est supérieure à 99%. 3. trapping device according to one of the preceding claims, wherein the efficiency of the condenser (300) is greater than 99%.
4. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications 1 à 3, 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. 4. Trapping device according to one of claims 1 to 3, further comprising a device for heating (500) the air of the channel (321) air inlet to prevent clogging of the channel (321). ) by frost resulting from the condensation and freezing of the condensed water vapor present in the air flowing in the channel.
5. 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). 5. Trapping device according to one of the preceding claims, further comprising a device for heating (500) the air of the air outlet channel (340).
6. Dispositif de piégeage selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel chaque dispositif de réchauffement de l'air (500) est une résistance électrique. The trapping device of claim 4 or claim 5, wherein each air warming device (500) is an electrical resistor.
7. Dispositif de piégeage selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le liquide caloporteur est à une température inférieure à -30°C. 7. Trapping device according to one of claims 1 to 6, wherein the heat transfer liquid is at a temperature below -30 ° C.
8. Système de mesure (30) d'une concentration de tritium présent dans l'air sous forme de vapeur d'eau tritiée, comprenant : A measurement system (30) for a concentration of tritium present in the air as a tritiated water vapor, comprising:
un dispositif de piégeage (100) de tritium selon l'une des revendications précédentes, le dispositif comprenant en outre un débitmètre (400), permettant la détermination de la quantité d'air prélevée par le dispositif (100),  a tritium trapping device (100) according to one of the preceding claims, the device further comprising a flow meter (400) for determining the amount of air drawn by the device (100),
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.  a radiation detector (31), adapted to measure a radioactive activity of the condensed water vapor in the tank, and - a treatment unit (32) adapted to determine, for a quantity of air treated, from the radioactive activity of condensed water vapor in the tank for said amount of air and the efficiency of the condenser, the tritium concentration in said amount of air.
9. 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 7, chaque dispositif de piégeage comprenant en outre un débitmètre (400), dans lequel les trois dispositifs de piégeage sont pilotés pour traiter une même quantité d'air, et A system for measuring (40) a concentration of tritium present in the air in the form of tritiated water vapor, tritiated hydrogen and organic tritium, the system comprising three trapping devices (100, 100 '). , 100 ") according to one of claims 1 to 7, each trapping device further comprising a flow meter (400), wherein the three trapping devices are controlled to treat the same amount of air, and
un dispositif de piégeage (100') comprend, entre le dispositif de prélèvement d'air (200') et le condenseur (300'), une colonne de charbon actif (210') pour piéger 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 a trapping device (100 ') comprises, between the air sampling device (200') and the condenser (300 '), an active carbon column (210') for trapping the organic tritium and a catalytic furnace ( 220 ') to transform the tritium contained in the air as tritiated hydrogen in tritiated water vapor, and
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,  another trapping device (100 ") comprises, between the air sampling device (200") and the condenser (300 "), a catalytic furnace (320") adapted to transform the tritium contained in the air in organic form and in the form of tritiated hydrogen in tritiated water vapor,
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. the system further comprising a radiation detector (31) adapted to measure a quantity of tritium contained in the condensed water vapor in the reservoir of each trapping device, and a processing unit (32) adapted to determine, from quantities of tritium contained in the condensed water vapor by each device, the concentration of tritium in the form of tritiated hydrogen, the concentration of tritium in the form of tritiated water vapor, and the tritium concentration in the organic form of said amount of air.
10. Procédé (1000) de mesure d'une concentration de tritium contenu dans une quantité d'air, mis en œuvre par un système selon la revendication 8, comprenant les étapes consistant à : 10. A method (1000) for measuring a concentration of tritium contained in an amount of air, implemented by a system according to claim 8, comprising the steps of:
- prélever (1 100) 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 7, le dispositif de piégeage comprenant en outre un débitmètre (400),  withdrawing (1 100) an amount of air and condensing the water vapor contained in said quantity of air by means of a trapping device according to one of claims 1 to 7, the trapping device further comprising a flowmeter (400),
- 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,  measuring (1200) a volume of water condensed in the reservoir of the trapping device, resulting from the condensation of the water vapor contained in the quantity of air withdrawn,
- mesurer (1300) une activité de l'eau condensée dans le réservoir, et measuring (1300) an activity of the condensed water in the reservoir, and
- 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. - From the volume of air sampled, the condensed water volume, and the measured activity, determine (1400) the concentration of tritium contained in the quantity of air sampled.
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