Développement de nouvelles méthodes d’analyse de l’iode 129 à bas niveau appliquées à la compréhension des mécanismes de transfert de l’iode dans l’environnement
Résumé
L’iode est un halogène volatil [1] possédant 37 isotopes, dont l’iode 129, le radio-isotope ayant la période la plus longue (16,1 millions d’années). Ce radionucléide est rejeté de façon chronique et réglementée par les usines de retraitement du combustible nucléaire usé, comme Orano La Hague, dans l’atmosphère et dans environnement marin. L’iode étant facilement absorbé par la thyroïde [2], il est important de le quantifier et donc d’évaluer la réémission de l’iode de l’environnement marin vers le littoral par émission de gaz ou d’aérosol.
L’iode 129 est souvent analysé par spectrométrie gamma mais les limites de détections obtenues avec cette technique sont supérieures aux activités potentiellement mesurables dans l’environnement.
La spectrométrie de masse permettrait d’atteindre les niveaux environnementaux et de mesurer le rapport isotopique 129I/127I, contrairement à la spectrométrie gamma. La spectrométrie de masse par accélérateur (AMS) présente une excellente sensibilité et sélectivité [3]. Cependant, cette technique est trop coûteuse pour être mise en place dans des laboratoires pour des analyses de routine, il n’existe d’ailleurs que 22 AMS dans le monde qui permettent la mesure de 129I. La spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-MS) [4] est une excellente alternative à cette technique, et plus spécifiquement l’ICP-MS/MS. Cette technique présente de nombreux avantages notamment sa rapidité, son principe de fonctionnement indépendant de l’énergie d’émission et la possibilité de quantifier le rapport isotopique 129I/127I.
Cependant, les mesures peuvent être compliquées due aux interférences spectrales et non spectrales. La première contrainte est liée aux effets mémoires [5], accentués par l’extrême volatilité de l’iode et ses nombreuses formes. Pour y remédier, différents milieux de mesure et de rinçage du système d’introduction ont été comparés et un milieu optimal a été retenu. La seconde contrainte est liée à la présence d’interférents. Ces interférents peuvent être isobariques, essentiellement le 129Xe+ qui est présent comme impureté dans l’argon. Ils peuvent également être moléculaires dû par exemple à 127IH2+.
Grâce à un traitement chimique avant la mesure, les interférents polyatomiques ont pu être éliminés grâce à une séparation en phase solide (SPE).
L’interférence isobarique due au xénon a pu être supprimée lors de l’étape de mesure en injectant de l’oxygène dans la cellule de collision/réaction.
La nouvelle méthode mise en place permet donc la mesure de l’iode 129 en direct ou après un traitement chimique. La durée du traitement chimique a été diminuée à 40 min, et une prise d’essai jusqu’à 1 L d’échantillon peut être traitée. Un gain en sensibilité jusqu’à un facteur 200 a été observé et a permis d’estimer la limite de détection à 8 mBq.L-1 et à 0,15 mBq.L-1 après traitement chimique, ce qui est 100 fois inférieur à certaines méthodes actuelles basées sur le comptage nucléaire.
Références
[1]T. Kaiho in Iodine Chemistry and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, 2014, 7–14.
[2]K. Markou, N. Georgopoulos, V. Kyriazopoulou, A. g. Vagenakis, Thyroid, 11 (2001) 501–510.
[3]M. Arnold, G. Aumaître, D.L. Bourlès, K. Keddadouche, R. Braucher, R. Finkel, E. Nottoli, L. Benedetti, S. Merchel, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 294 (2013) 24–28.
[4]G. Yang, H. Tazoe, M. Yamada, Analytica Chimica Acta, 1008 (2018) 66–73.
[5]Y.-K. Hsieh, T. Wang, L.-W. Jian, W.-H. Chen, T. Tsuey-Lin, C.-F. Wang, Radiochimica Acta, 102 (2014).
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Chimie analytique
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