Le tritium ? C’est grave docteur ?

Avril 2008 Revue MGN, n°1, vol. 23

Abraham Behar et Francine Cohen-Boulakia

TritiumEN GUISE D’AVERTISSEMENT :
Le congrès de l’IPPNW à NEW DEHLI s’est fait sur le thème : santé-paix-développement. Puisque nous sommes à époque de la prolifération nucléaire galopante, avec ses conséquences immédiates sur le risque de guerre et le sous développement, il nous appartient tout spécialement de mesurer prioritairement ses effets sur la santé publique.
Or, le lien étroit entre les réacteurs nucléaires dit de recherche, avec les réacteurs dit producteurs d’électricité et la fabrication de la bombe conduit dans l’immédiat au même résultat : l’augmentation exponentielle des déchets radio actifs, tous préjudiciables à la santé publique. Si tous sont « radio toxiques » et donc stockés avec précaution, certains sont LEGALEMENT envoyés dans la nature et donc mis en contact quotidien avec la population. Il se trouve que l’élément radioactif le plus fréquent dans ces rejets est le « tritium ». Dans une revue consacrée au thème du congrès, nous nous devions de dévoiler le vrai visage du tritium et d’expliquer ses effets sur les humains.

Pourquoi cet étrange hydrogène radioactif, fait de l’addition de 2 neutrons au proton unique de son noyau, refait-il surface dans nos préoccupations ? D’une part cet émetteur d’électron à faible énergie est un des éléments majeur de la fusion nucléaire, et donc du compartiment « fusion » de la bombe H. D’autre part, sa fabrication artificielle est aujourd’hui stimulée par les montages expérimentaux et en premier lieu par « ITER » implanté à Cadarache. (Il s’agit d’une machine destinée à réalise la fusion nucléaire).

Mais en réalité, c’est le tritium-déchet, produit inéluctablement par tous les réacteurs nucléaires, qui pose de nouveaux problèmes. Rappelons que naturellement, tous les ans, les rayons cosmiques « fabriquent » 50 à 70 millions de milliards de Bq (1 Becquerel = 1 désintégration par seconde) de tritium dans la stratosphère. Rappelons aussi que les essais nucléaires atmosphériques (1945-1963) ont produits 186 milliards de milliards Bq de tritium. Dis autrement, la teneur moyenne de tritium sur la planète est passée de 0,6 Bq/L d’eau de pluie à 350 Bq/L.Tritium
Puis en 2000, après l’arrêt des essais, la teneur en tritium est revenue à 1,2 Bq/L d’eau de pluie, en moyenne mais avec de grosses disparités, car le relais est assuré par les installations militaires et civiles (fig1). Par exemple, la teneur en eau tritiée autour des centrales électriques peut atteindre 10 Bq/L, et autour du centre militaire de Val duc, de 30 à 100 Bq/L ! La teneur en eau tritiée autour des centrales nucléaires a constamment augmenté au cours de ces dernières années, et, c’est dans ces conditions que le vieux serpent de mer de la radio toxicité du tritium est reparu.
Or jusqu’à ce jour, comme le rappelle la CIPR (Commission Internationales pour la Protection des Rayonnements) en 2005, l’évaluation réaliste de la toxicité du tritium a échoué. Que peut-on en dire en 2008 ? Finalement quel est le détriment exact du tritium pour les humains ? L’augmentation du tritium déchet étant inéluctable, quelles sont les conséquences pour la santé publique ?

1- Le tritium, qu’est ce que c’est ?
Tout le monde connaît l’atome d’hydrogène. Il a 3 isotopes, (fig.2) : Tritium
-L’hydrogène proprement dit est le plus léger et le plus abondant. Il ne comporte qu’un électron et un proton et il est stable. -L’isotope « deutérium », D ou 2H est constitué d’un électron, un proton et un neutron, également stable.
-L’isotope « tritium » a un noyau composé d’un proton et de deux neutrons ; ses abréviations sont T ou 3H : il est radioactif et se désintègre par ce que l’on appelle une émission ß-, c’est-à-dire qu’il émet des électrons négatifs. Il n’y a pas d’émission de photons or seuls les photons X ou ? pénètrent aisément dans les tissus et traversent facilement le corps humain. Lorsqu’un émetteur ß- est absorbé dans l’organisme, il délivre son énergie dans les zones très proches de son point d’émission. L’énergie moyenne de ce rayonnement ß- est faible (5,7 keV) et les distance parcourues par ces ß- sont en moyenne de 1 µm dans l’eau ou dans les tissus des organismes. Rappelons que le diamètre d’une cellule est de l’ordre de 10 µm, donc seule la contamination interne peut jouer un rôle dans l’irradiation des cellules (absorption par ingestion, par inhalation et absorption cutanée). L’exposition interne dépendra de la forme de dépôt.
Sa période radioactive physique est de 12,3 ans ; il en disparaît donc naturellement chaque année 5,6 % en formant de l’hélium (stable).
Le tritium existe sous trois formes chimiques :
- l’eau tritiée (HTO) qui est la forme la plus abondante du tritium dans le milieu naturel et les espèces vivantes. – le tritium gazeux (HT). – le tritium lié à la matière organique (OBT=Organically Bound Tritium) retrouvé dans les végétaux, où il est intégré par photosynthèse, l’homme et l’animal. Puisque l’eau tritiée est chimiquement identique à l’eau, on la considère généralement comme plus radiotoxique que le gaz tritium.

2. Les origines du tritium dans l’environnement
Origine naturelle
Elle est principalement due à l’action des rayonnements cosmiques sur l’azote, l’oxygène et l’argon. Environ 99 % de ce tritium est incorporé dans l’eau et suit le cycle de cet élément (pluie, cours d’eau, océan, évaporation…) : c’est l’eau tritiée HTO qui peut donc s’incorporer à tout le milieu vivant. Le tritium naturel représenterait 1,3.1018 Bq (environ 4 Kg) et la production naturelle annuelle serait de 7,2.1016 Bq (environ 0,2 kg de tritium).

Origines artificielles

Militaire
Les essais aériens d’armes nucléaires ont rejeté dans l’atmosphère, de 1945 à 1963, environ 650 kg de tritium : la teneur moyenne de tritium sur la planète est passée de 0,6 Bq/l d’eau de pluie à 350 Bq/l. Il en restait en 1995 environ 65 kg répartis dans l’atmosphère et les océans. La quantité de tritium disséminée dans l’environnement était en 1970 d’environ 2,4.1020 Bq. Il y en aurait actuellement 4,3.1019 Bq de tritium dans l’océan suite aux essais militaires.
La fabrication d’armes nucléaires introduit dans l’atmosphère du tritium Ainsi en 1999, le seul centre militaire du CEA de Val duc en a émis 2,67.1014 Bq. Autour du centre militaire de Val duc, la teneur en eau tritiée du lac aurait été de 30 à 100 Bq/l.
Les militaires utilisent du tritium dans les têtes nucléaires de type « bombe H » ainsi que dans les études de fusion à confinement inertiel, un outil du programme de simulation utilisé dans le laser mégajoule. En raison de sa période relativement brève, on doit périodiquement remplacer le tritium dans les têtes stockées.

Civil
Dans les réacteurs nucléaires, du tritium est formé par des fissions en trois fragments de certains isotopes de l’uranium et du plutonium et par des réactions neutroniques sur des éléments légers du circuit primaire. Le tritium de fission reste principalement dans le combustible (87 %). Les rejets dans l’environnement sont dus principalement au tritium formé par activation neutronique (c’est-à-dire comme produits radioactifs dérivés générés par le flux de neutrons). Les rejets d’un réacteur à eau légère pour la période 1995 – 1997 a été en moyenne de 2,4.1012 Bq de tritium gazeux et 1,9.1013 Bq d’eau tritiée. Une centrale nucléaire à eau sous pression de 1300 MWe (Méga Watt électrique), telles que celles de Golfech, Cattenom ou Civaux) rejette environ 15.1012 Bq sous forme principalement liquide. Les rejets du tritium de fission ont lieu principalement dans les usines de retraitement des combustibles irradiés lors de la mise en solution du combustible (1016 pour 1 600 tonnes traitées). Pour La Hague en 1999, les rejets gazeux ont été de 8.1013 Bq et les rejets d’eau tritiée dans le milieu marin de 1,3.1016 Bq. En France, la Hague en est la source la plus importante et rejette la quasi totalité du tritium libéré dans l’air et la mer. Dans les océans, les concentrations sont très basses, voisines de 1 Bq.L-1 et les eaux marines proches de l’usine de retraitement de La Hague affichent des valeurs comprises entre 3 et 30 Bq.L-1.
Les déchets tritiés se présentent soit sous forme solide, soit sous forme liquide. En France, les déchets solides tritiés proviennent essentiellement de l’exploitation des activités de fabrication et de recherche de la Direction des Applications Militaires du CEA (89 % du volume). Actuellement, environ 1 500 m3 de déchets solides tritiés purs (soit approximativement 8 000 fûts) sont stockés dans en France (Société Française de Radio Protection, SFRP 2002). En raison de l’émission tritium gazeux, ils ne sont pas acceptés par l’ANDRA (Agence Nationale de gestion des Déchets Radio Actifs) et sont actuellement stockés dans des bâtiments ventilés. Car le tritium pose un problème énorme pour l’industrie qui le crée.

3. Dangerosité du tritium
Le risque d’exposition au tritium est lié à la contamination interne. Le tritium est dans le groupe 4 (radio toxicité faible). L’activité au-dessous de laquelle une pratique est exemptée de déclaration est de un milliard de Bq (Directive Européenne n°96/29/EURATOM du 13 mai 1996). A titre de comparaison, le seuil pour le plutonium est de 37 Bq !

Le tritium gazeux constitue un danger d’incendie et d’exposition à la radioactivité. La méthode habituelle pour capter le gaz tritium est de le convertir en eau tritiée plus toxique. De plus, il est extrêmement difficile d’entreposer le tritium car il se diffuse par la moindre porosité. Par exemple, l’eau tritiée pénétrera le béton, sauf s’il est muni d’un revêtement spécial, et l’eau tritiée en présence d’azote génère de l’acide nitrique qui ronge les conteneurs. Pour la protection individuelle des travailleurs le port d’un masque est insuffisant, il est nécessaire d’utiliser un vêtement « imperméable au tritium », de porter des gants épais en PVC, si possible 2 paires de gants à changer toutes les 20 minutes (directive de la Commission Canadienne de Sûreté Nucléaire, 2003) et de ne manipuler que dans des enceintes très bien ventilées, ce qui diminue la concentration de l’air en tritium. En cas de contamination de la peau, il faut décontaminer par un simple lavage. En cas de contamination interne, il faut stimuler l’excrétion urinaire par administration de 6 à 8 litres d’eau par jour sous contrôle médical, en surveillant le sodium et le potassium dans le sang et les urines pour éviter une intoxication par l’eau. La période biologique passe alors de 10-12 jours à 3-4 jours. Pour les eaux de boisson, les recommandations de l’OMS (1993) préconisent une limite de 7800 Bq.L-1. La Directive Européenne 98/83/CE du 8 novembre 1998 relative à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine, donne comme indicateur de la contamination des eaux « la concentration de tritium » et la valeur proposée comme seuil d’alerte est de 100 Bq.L-1. Un Conseil consultatif du gouvernement de l’Ontario (Canada) a recommandé en 2003 que le maximum de tritium autorisé dans l’eau potable soit réduit à 20 Bq.L-1 dans un délai de 5 années, et que l’on envisage une réduction encore plus importante.

4-Le tritium, qu’est ce que cela nous fait ?
(Où il est question d’ingestion et d’excrétion du tritium, et ce qu’il en advint)
Depuis la CIPR 60, qui a inscrit dans le marbre la radio biologie du tritium, tous les radio protectionnistes savent que pour sa radio toxicité, un se divise en trois !
Pour les raisons suivantes :
- Parce que les modes de pénétration du tritium gaz, de l’eau tritiée et des molécules organiques « OBT » sont radicalement différents (fig. 3) : le premier pénètre dans le corps humain par voie respiratoire, la seconde par ingestion d’eau de boisson et les dernières sont uniquement ingérée par la nourriture. – Parce que la répartition dans l’organisme est aussi très différente :
Le tritium gaz inhalé se réparti dans tout le tissus mou, mais l’assimilation du tritium gazeux est environ 1000 fois plus faible que l’eau tritiée ; la ½ vie effective (qui tient compte de sa ½ vie physique et de sa ½ vie biologique) est d’environ 10 jours.
L’eau tritiée se répartie dans l’ensemble des compartiments hydriques de l’homme, c’est à dire à la fois extra et intra cellulaire. Elle est éliminée par transpiration et excrétion urinaire. Mais 3% se transforme en OBT. La ½ vie est au maximum 40 jours.
Les OBT vont entrer dans le métabolisme selon la nature du composant organique et la ½ vie effective est au maximum de 550 jours. Mais ce qu’il faut noter, c’est au delà des métabolismes concernés il existe une forte affinité des OBT pour les lipides du cerveau.
Dans cette situation chaotique, la CIPR a plusieurs fois proposé des modèles pour tenir compte des effets biologiques relatifs (EBR) variables et elle a aussi proposé un calcul bi-compartimental pour la cinétique biologique des tritium. Les résultats globaux donnent, en dernière lecture (la toxicité est ici évaluée en unité de détriment par unité de radioactivité):
Tritium gazeux : 1,8 10-15 Sv par Becquerel Eau tritiée : 1,8 10-11 Sv par Becquerel OBT : 4,1 10-11 Sv par Becquerel
C’est cette évaluation qui conduit à situer la part du tritium dans la limite annuelle de dose pour les humains à 1µSv*, la limite globale annuelle pour la population étant de 1 mSv*.

Cela explique aussi le peu de cas concédé à la pollution du tritium et cela explique aussi les demandes répétées des exploitants nucléaires pour augmenter les rejets légaux de ce radio nucléides.
La révolte des radio biologistes
Tout a commencé par la réclamation de MEWISSEN en 1978 (1). Son idée était au départ d’étudier l’effet carcinogène du tritium chez la souris nouveau-né. Il a d’abord étudié les effets de l’eau tritiée puis a essayé une OBT traditionnelle, la thymidine marquée, et il s’est retrouvé avec une multitude de résultats et une grande variabilité des lésions, non reproductibles de ce fait, en particulier en terme de rupture chromosomique. Il a alors essayé de séparer l’ADN, l’ARN et les protéines marquées par le tritium. Sa conclusion est simple ; il n’y a pas plus hétérogène que les effets du tritium dans la cellule, et donc un calcul de dose présupposant une répartition homogène impossible ! Il a donc réclamé sans succès une révision des normes officielles, sans aucun succès.
Il a fallut attendre 1999, et les travaux des japonais WANG et al (2) pour commencer à comprendre les effets réels intracellulaires des OBT. Si on se souvient de l’immense découverte du rôle de la protéine P53 capable d’induire l’apoptose cellulaire (c.à.d. la mort programmée), si on se souvient aussi de son origine mitochondriale (c’est à dire les organites fabriquant sur ordre les protéines, et munis d’ADN et d’ARN), on peut suivre le raisonnement de Wang. Si le tritium a peu de chances d’envoyer son électron dans un noyau, vu le faible parcours de celui-ci, même si des lésions des chromosomes ont été démontrées, par contre il peut léser plus facilement les mitochondries, et un des moyens de mesurer cet effet probable reste le dosage de la P53. Wang a utilisé des cultures de cellules embryonnaires de souris et les a soumises à une faible irradiation de rayons X, à de l’eau tritiée et à une OBT, la méthyl-H3-thymidine. Dans tous les cas il y a un freinage de la division cellulaire, et surtout une excrétion accrue de P53, 2 heures après l’exposition et ceci avant l’apparition de l’apoptose. De plus, si on irradie les mères porteuses par les rayons X ou si on leur fait boire de l’eau tritiée, le pourcentage d’apoptose des cellules du cerveau des souriceaux des mères intoxiquées par l’eau tritiée est plus élevé que pour les enfants des mères irradiées.
Stimulé par ces résultats, la remise en cause du modèle uniforme de la CIPR va être effectuée par HAMBY et PALMER en 2001 (3) puis par RICHARDSON et DUNFORD en 2003 (4). Ceux ci proposent un effet biologique relatif des OBT multiplié par 3, et surtout plaident pour une toxicité spécifique, particulière des OBT pour le cerveau. L’indien BHATIA en 2005(6) est parti de cette idée, c’est à dire en fait l’affinité particulière du tritium pour les lipides du cerveau, pour étudier les effets des OBT non échangeables, dans le tissu cérébral, induits par l’eau tritiée. Il a utilisé des souris de une à trois semaines, et étudié les « cellules de Purkinje » mobilisées dans la mise en place du cervelet. Sous traitement par l’eau tritiée le volume des cellules de Purkinje disponibles diminue, plus que dans le cas d’une irradiation aux rayons X, et la pycnocytose est stimulée. Il a ensuite étudié les potentiels évoqués du cervelet pour évaluer les conséquences mentales de l’intoxication au tritium. Il a trouvé dans ce cas une baisse de l’amplitude et de la fréquence des potentiels. Sur ces bases, il réclame une forte augmentation de l’EBR (Efficacité Biologique Relative) des OBT pour le cerveau et relance le débat sur la dangerosité des faibles doses du tritium, au moins sous sa forme OBT, même si les exploitants nucléaires persistent à la considérer comme négligeable. QUE FAUT-IL EN CONCLURE ?
La remise en cause du modèle classique rassurant pour les toxicités du tritium est à l’ordre du jour pour les OBT. Cela concerne d’abord le tritium déchet, sous sa forme d’eau tritiée puisque celle-ci génère des OBT. Ce sont les réacteurs militaires, modérés à l’eau lourde, et le retraitement des déchets nucléaires qui sont les premiers fournisseurs de ce toxique. La prolifération nucléaire ne fait qu’aggraver cette tendance. Les projets sur la fusion nucléaire laissent envisager encore plus de production et de rejet de tritium.
Le député Christian Bataille constate que le tritium présente pour la santé humaine des dangers incontestables qu’il convient de ne jamais oublier. Il ajoute : « les autorités responsables des installations nucléaires, qu’elles soient civiles ou militaires doivent être conscientes que les rejets du tritium dans l’environnement risquent de devenir dans les années à venir un problème majeur et certainement un des principaux axes de la contestation anti-nucléaires »

Nous, médecins appelons maintenant à faire de la question du tritium, un axe majeur de notre campagne « ICAN » car la fin de sa fabrication et donc de son rejet serait un bon indicateur pour la création d’un monde sans armes nucléaires.

BIBLIOGRAPHIE

1- MEWISSEN DJ, FUREDI M, UGARTE A, RUST JH. Comparative incorporation of tritium from triated water versus triated thymidine, uridine and leucine. Curr. Top Radiat. Res. 0 1978, 12, 1-4, 225-54
2- WANG B, TAKEDA H, GAO WM, ZHOU XY, ODAKA T, OHYAMA H, YAMADA T, HAYATA I. Induction of apoptosis by beta irradiation from tritium compounds in mouse embryonic brain cells. Health phys. 1999, 77-1, 16-23
3- HAMBY DM, PALMER TS, Analysis of an internal kinetic model for free and bound tritium. Health phys. 2001, 81-4,426-37
4- RICHARDSON RB, DUNFORD DW. A biochemical based model for the dosimetry of dietary organically bound tritium-part 2: Dosimetric evaluation. Health phys. 2003, 85-5, 539-52
5- ICRP Relative biological effectiveness, Quality factor, and radiation weighting factor 2004, IAN FAIRLIE comments, 2004
6- BHATIA AL. Radiation risk: technological perspective and public perception of tritium toxicity in the environment. Proc. 9th international conference on environmental science and technology, 2005
7- ROUSSEL-DEBET S, OIERRARD O, RENAUD Ph. Tritium, carbone 14: mythe ou réalité? Contrôle (asn) 2007, 177, 79-84 ASN Ed.

*On rappelle que le SIEVERT (Sv) est une unité de détriment qui a pour objectif d’apprécier les effets nocifs tardifs des irradiations chez l’homme. C’est la dose absorbée exprimée en Gray (Joule/kg) pondérée par un facteur lié au rayonnement Wr et par un facteur lié au tissu vivant irradié Wt.

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