Le troisième hydrogène
L’hydrogène a trois isotopes et ce sont les seuls à porter des noms propres, parce que doubler puis tripler la masse de l’atome le plus léger change son comportement d’une manière que l’ajout d’un neutron au carbone ne fait pas.
Le protium est un proton seul, 99,98 % de tout l’hydrogène. Le deutérium ajoute un neutron. Le tritium en ajoute deux, et il est instable — il se transforme en hélium 3 avec une période de 12,32 ans.
⚠️ Cette particule bêta est exceptionnellement faible, 5,7 kiloélectronvolts en moyenne. Elle ne traverse ni la peau, ni une feuille de papier, ni la paroi du tube de verre où on l’enferme d’ordinaire. Le tritium est l’une des rares matières radioactives inoffensives à côté de soi.
La production naturelle est faible : les rayons cosmiques en fabriquent quelques kilogrammes par an dans toute l’atmosphère, à l’équilibre avec ce qui se désintègre. Tout ce qui est utilisé est fabriqué.
De la lumière sans courant
Un panneau de sortie au tritium est un tube de verre scellé contenant du tritium gazeux et revêtu intérieurement de phosphore. Les particules bêta frappent le phosphore et il brille.
Rien d’autre n’est nécessaire. Ni pile, ni câblage, ni ampoule à remplacer. Le panneau fonctionne pendant une coupure de courant, c’est-à-dire exactement quand on en a besoin, et continue une quinzaine d’années avant que le tritium ait trop décru.
Le même principe éclaire des organes de visée, des cadrans de montres et des repères de boussole, remplaçant le radium qui faisait ce travail — avec une fraction du danger, puisque le bêta du tritium ne sort pas du verre alors que les descendants alpha du radium sortaient de la peinture.
⚠️ Ces panneaux sont réglementés à cause de leur fin de vie. Un tube brisé libère du tritium sous forme de gaz ou de vapeur d’eau, et leur mise au rebut ordinaire est interdite dans la plupart des pays.
Le problème de la fusion
La réaction de fusion la plus facile à obtenir associe le deutérium et le tritium :
D + T → He-4 + n + 17,6 MeVElle s’amorce à plus basse température que toute autre, ce qui explique que tous les grands projets l’emploient. Le deutérium est abondant — une fraction de tout l’hydrogène de l’eau de mer. Le tritium ne l’est pas.
L’inventaire mondial se compte en dizaines de kilogrammes, produits surtout comme sous-produit des réacteurs canadiens à eau lourde. Un seul réacteur de fusion à l’échelle d’une centrale en consommerait davantage en un an.
Un réacteur de fusion doit donc fabriquer le sien. Le principe prévu est une couverture de lithium entourant le plasma :
Li-6 + n → He-4 + TChaque réaction de fusion produit un neutron, et chaque neutron doit produire plus d’un atome de tritium pour que le cycle se referme — certains se perdent, sont absorbés ailleurs ou s’échappent.
⚠️ Personne n’a démontré un taux de régénération supérieur à un dans un réacteur en fonctionnement. ITER, à Cadarache, testera des modules de couverture plutôt que de produire son propre approvisionnement, et la question de savoir si le cycle du tritium peut se refermer reste l’un des points les moins établis du programme. Elle reçoit beaucoup moins d’attention que le confinement du plasma, et pourrait se révéler plus difficile.
Dater l’eau
Le tritium atmosphérique se combine à l’oxygène pour donner de l’eau tritiée, qui tombe en pluie et gagne les nappes.
Une fois sous terre, il est coupé de tout réapprovisionnement et décroît avec sa période de 12,32 ans. Mesurer ce qu’il en reste indique à peu près quand l’eau a vu le ciel pour la dernière fois.
Les essais atmosphériques des années 1950 et 1960 ont élevé le niveau de deux ordres de grandeur avant de le laisser retomber — un pic net que les hydrogéologues utilisent comme marqueur. Une eau porteuse de tritium des bombes est tombée après 1952 et avant 1970 environ.
⚠️ Le pic s’efface à mesure que le tritium décroît, et la méthode avec lui. La datation des eaux souterraines migre vers d’autres traceurs, même si le tritium reste la référence pour les eaux de moins de soixante ans.
Les rejets, et le débat
Les centrales nucléaires rejettent du tritium, parce qu’il se forme dans l’eau du circuit primaire et qu’aucun filtre ne le sépare de l’eau ordinaire — c’est chimiquement de l’eau.
Les rejets sont mesurés, déclarés et encadrés, et les doses correspondantes sont très faibles. Ils alimentent néanmoins des controverses régulières, en France autour des sites de bord de Loire et en Asie autour du rejet des eaux de Fukushima commencé en 2023.
⚠️ Le débat porte moins sur les chiffres, qui sont publics et bas, que sur la confiance accordée à ceux qui les publient. C’est le même ressort que le nuage de Tchernobyl : une question technique tranchée depuis longtemps, et une question politique qui ne l’est pas.