TRITIUM

En 1934, Ernest Rutherford découvre l'existence du tritium. En bombardant une cible de deutérium par des deutons (noyaux de deutérium), il observe l'émission de neutrons et de protons qu'il attribue à la formation d'un isotope de masse trois de l'hélium (³He) et de l'isotope de masse trois de l'hydrogène (³H). Quelques années plus tard, en 1939, Luis Walter Alvarez sépare les deux isotopes. Il montre que l'hélium ³He est stable, alors que le tritium ³₁ H est radioactif et s'apparente chimiquement à l'hydrogène ¹₁ H.

Le tritium est l'isotope radioactif de l'hydrogène de masse atomique 3,016 050 u. Il est représenté par le symbole T ou ³₁ H ou ³H. Il s'agit d'un émetteur β^— pur, il se désintègre avec émission d'un électron e^— (dont l'énergie moyenne est de 5,71 keV et l'énergie maximale 18,61 keV) et d'un antineutrino v̄ pour former de l'hélium 3 : T → ³₂ He + e^— + v̄.

La demi-vie du tritium est de 12,32 ans et son activité massique de 3,59 × 10¹⁴ Bq.g^–1 (donc 1 gramme de T a une activité de 3,59 × 10¹⁴Bq = 359 TBq). Le fort coefficient de diffusion et la très faible énergie de son rayonnement β^— en font un corps radioactif relativement peu dangereux. Ainsi, la pénétration de son rayonnement n'est que de 4,5 mm dans l'air et de 6 μm dans l'eau ou dans les tissus humains. Dans ces derniers, 90 p. 100 des β^— sont absorbés dans 1 μm, alors que les cellules sensibles de l'épiderme ou du derme sont situées à des profondeurs comprises entre 20 et 100 μm. Le rayonnement ne peut endommager les cellules que dans la mesure où le tritium est ingéré ou injecté chez l'être humain. Le tritium exige donc un minimum de précautions dans son emploi. Les doses maximales admissibles légalement, en exposition continue, décroissent d'année en année.

Comme le deutérium, le tritium est présent dans les différentes zones terrestres. Il se forme dans l'atmosphère, entre 10 et 30 km d'altitude, par la réaction des neutrons cosmiques sur l'azote (N) de l'air : n + ¹⁴N → 3 ⁴₂ He + T.

Le tritium ainsi produit réagit sur les atomes d'hydrogène présents dans l'atmosphère pour former des molécules HT. À plus basse altitude, le tritium est surtout incorporé dans les molécules de vapeur d'eau (eau tritiée HTO), qui sont plus abondantes.

Avant le développement des techniques nucléaires, la concentration en tritium naturel dans l'hydrogène moléculaire atmosphérique était de 4 × 10³ Bq.kg^—1 d'hydrogène, alors que sa concentration dans l'hydrogène de l'eau atmosphérique était d'environ 5 Bq.kg^—1 d'hydrogène sous forme d'eau. Depuis lors, la teneur en tritium dans l'atmosphère a été considérablement augmentée par les essais d'armes nucléaires et les rejets réalisés par les installations nucléaires. Ainsi, la concentration du tritium dans l'eau de pluie était de 0,6 Bq/l avant les essais, 150 Bq/l en 1963 et 2 Bq/l en 1990.

Moins abondant que le tritium contenu dans l'atmosphère, celui de la couche terrestre est produit par réaction de neutrons sur les traces de ⁶Li contenues dans certains micas. Les neutrons de cette réaction proviennent de la fission de l'uranium.

Comme le dihydrogène H₂ et le dideutérium D₂, le ditritium T₂ est un gaz incolore. Il est liquéfiable à 24,92 K avec un point triple à 20,62 K. L'équilibre isotopique est représenté par l'équation suivante : H₂ + T₂ ⇆ 2HT.

Le tritium est formé de deux formes allotropiques, orthotritium et paratritium.

L'oxyde de tritium (T₂O) résulte de la combustion du gaz T₂ ou d'échanges isotopiques. Liquide incolore, il présente une densité de 1,332 avec un point de fusion à 90 ⁰C sous la pression normale et[...]