84 Le tritium dans l’environnement Les vitesses d’infiltration de l’eau dans le sol sont supposées suffisamment faibles (absence de pluie) pour être négligées face aux vitesses de diffusion ; le flux associé à la migration verticale est supposé dépendre uniquement d’une vitesse de diffusion (fonction du temps). Seule la forme HTO est traitée dans l’air ; la conversion microbienne HT→HTO au niveau du sol est donc négligée. De même, la formation d’eau tritiée par la dégradation du tritium organique de l’humus par l’activité microbienne n’est pas prise en compte. 7 1 2 2 Interactions dans le compartiment végétal Selon les végétaux, sont modélisés la biomasse aérienne chlorophyllienne (tiges, feuilles) et l’organe consommé (fruit et racine tubérisée). Le système racinaire n’est pas considéré explicitement ; il est supposé implicitement que l’activité spécifique de tritium y est égale à celle du dans les parties aériennes du végétal. Deux pools de tritium sont modélisés : le tritium sous forme organique non échangeable OBT et le tritium sous forme échangeable (HTO et fraction labile du tritium organique). Pour le tritiumHTO, les activités spécifiques sont calculées à partir d’un bilan des entrées et des sorties de tritium dans le compartiment foliaire. L’équation utilisée comporte : • un terme qui traduit le flux, positif ou négatif, d’eau tritiée à travers les orifices stomatiques des feuillages par des vitesses d’échange pondérées par les masses volumiques relatives de la vapeur d’eau dans les végétaux et dans l’air ainsi qu’un facteur de discrimination isotopique ; • un terme qui représente l’apport éventuel d’eau tritiée à partir de l’eau du sol. Par ailleurs l’évaporation fait l’objet d’une équation distincte, réciproque du premier terme de l’équation précédente. Pour le tritium organiquement lié, la modélisation développée dans TOCATTA repose sur un couplage entre les courbes d’évolution de la contamination atmosphérique par le tritium et de croissance des végétaux. Ces courbes sont discrétisées en supposant une succession d’intervalles de temps durant lesquels l’activité spécifique de tritium sous forme HTO de l’air serait constante et le rapport isotopique de l’hydrogène assimilé par les végétaux serait en équilibre avec le rapport isotopique dans de l’air ambiant. La concentration de tritium organique dépend donc du facteur de dilution du HTO atmosphérique par l’eau du sol dans les feuilles, du facteur de discrimination isotopique du tritium dans la plante et de la proportion d’eau équivalente à celle que dégagerait la combustion complète de la fraction sèche de la plante. 7 1 2 3 Interactions dans le compartiment animal Les voies principales d’incorporation de tritium dans les produits d’origine animale traitées dans le modèle TOCATTA sont l’ingestion d’aliments végétaux et d’eau d’abreuvement, l’inhalation et l’absorption cutanée. Ces quatre voies sont considérées pour les transferts sous forme d’eau tritiée alors que pour le tritium organique, les processus retenus sont l’ingestion de la matière organique des aliments et leur métabolisation. Celle-ci considère la redistribution du tritium ingéré à l’organe et l’élimination du tritium organique par l’organe en question, en supposant que la biomasse animale totale reste constante (animal adulte) et qu’il s’établit un équilibre instantané entre l’accumulation de tritium et son élimination. La spécificité du modèle est de considérer chacun des processus traités par des équations explicites. Celles-ci sont fondées sur la description cinétique des flux d’eau et de matière sèche. 7 2 Écosystèmes aquatiques 7 2 1 Modélisation de la dispersion du tritium en milieu marin Le tritium dans la molécule d’eau HTO constitue un marqueur couramment utilisé pour les études de dispersion en milieu marin car : • il est strictement conservatif en solution ; • les rejets industriels sont bien connus ; • les rejets induisent des concentrations significatives faciles àmesurer pour les rejets des usines de traitement de combustibles usés. Le tritium a été utilisé par l’IRSN pour suivre la dispersion des rejets industriels à l’échelle de la Manche et dans le champ proche de l’émissaire de rejet de l’usine de traitement de combustibles usés de La Hague. Il a permis de valider des modèles hydrodynamiques de dispersion dans le cadre du programme DISPRO. Près de 15 000 mesures de tritium ont été réalisées avec une haute résolution (100 mètres) et une haute fréquence (30 secondes). Elles ont permis de suivre la dispersion des panaches dans des conditions variées de rejet, de marée et de vent. Après le programme DISPRO, la zone du cap de La Hague est l’une des mieux connues du monde du point de vue de la dispersion en mer. L’intérêt des travaux réalisés dans ce cadre n’est pas seulement de mieux connaître les conditions de dispersion à partir du principal émissaire de tritium dans l’environnement, il est également de tester la capacité des modèles à représenter la dispersion dans une zone difficile à simuler en raison de sa dynamique et de sa complexité (Fig. 7.2). Les modèles validés pour cette zone peuvent ensuite être appliqués dans la plupart des mers côtières. L’IRSN a aujourd’hui les moyens de simuler la dispersion de rejets chroniques ou accidentels dans des conditions réalistes, depuis le champ proche d’un émissaire jusqu’à l’ensemble des mers du nord-ouest de l’Europe. Grâce aux mesures de tritium, les modèles ont des incertitudes connues, remarquablement faibles pour des modèles de l’environnement : l’écart entre les activités volumiques mesurées et les activités volumiques déterminées par calcul est en moyenne de 50 % (Bailly du Bois et al., 2005, 2006). Dans la continuité de ces travaux, l’IRSN poursuit des études utilisant le tritium comme traceur de la dispersion verticale à proximité immédiate d’un émissaire (programme DISVER 2008 - 2010). Une fois validés, les modèles de dispersion permettent de tester des hypothèses sur le comportement du tritium rejeté (rapport OBT/HTO, par exemple). Les modèles de dispersion peuvent également être complétés par des modèles de transfert entre le compartiment liquide et les compartiments biologiques et sédimentaires.
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